嵌入式機器人視覺研究.pdf

1、貴州大學碩士學位論文1目錄目錄摘要.................................................................................................................................................3Abstract.................................................

2、..........................................................................................4第一章緒論............................................................................................................................

3、.51.1概述.......................................................................................................................................51.1.1研究背景、歷史與進展..............................................................

4、..................................51.1.2研究意義與發(fā)展方向....................................................................................................61.1.3技術(shù)難點、方法與創(chuàng)新.......................................................

5、.........................................61.2論文結(jié)構(gòu)...............................................................................................................................71.2.1論文主要工作................................

6、................................................................................71.2.2論文結(jié)構(gòu)........................................................................................................................8第二章硬件系統(tǒng)實現(xiàn)

7、...............................................................................................................92.1系統(tǒng)概述.....................................................................................................

8、..............................92.1.1嵌入式系統(tǒng)定義...........................................................................................................92.1.2DSP系統(tǒng)實現(xiàn).........................................................

9、...................................................102.1.3FPGA系統(tǒng)實現(xiàn)..........................................................................................................102.1.4ARM系統(tǒng)實現(xiàn)..................................

10、..........................................................................112.2視覺系統(tǒng)構(gòu)成.........................................................................................................................122.2.1圖像系統(tǒng)基本構(gòu)

11、成.....................................................................................................122.2.2模擬數(shù)據(jù)源..........................................................................................................

12、.......132.2.3數(shù)字數(shù)據(jù)源.................................................................................................................132.3論文設(shè)計的系統(tǒng)............................................................................

13、.........................................142.3.1課題研究背景.............................................................................................................142.3.2系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)...........................................

14、..............................................................142.3.3硬件系統(tǒng)設(shè)計.............................................................................................................15第三章軟件系統(tǒng)設(shè)計.........................

15、....................................................................................233.1ARM部分..............................................................................................................................

16、....233.1.1啟動過程.....................................................................................................................233.1.2配置攝像頭和外部設(shè)備.......................................................................

17、......................233.1.3EMC配置與SRAM訪問................................................................................................293.2CPLD部分........................................................................

18、........................................................313.2.1VHDL簡介....................................................................................................................313.2.2CPLD功能框圖及原理圖設(shè)計..............

19、......................................................................323.2.3各功能模塊設(shè)計.........................................................................................................34第四章算法研究與設(shè)計...................

20、......................................................................................414.1PC端圖像平臺........................................................................................................................41

21、4.1.1MATLAB試驗平臺......................................................................................................414.1.2C#.試驗平臺.........................................................................................

22、.............444.2目標分割.................................................................................................................................484.2.1灰度閾值搜索方法......................................................

23、...............................................484.2.2按閾值完成分割.........................................................................................................534.2.3區(qū)域生長算法和多目標分割...................................

24、..................................................54第五章試驗結(jié)果分析及展望.................................................................................................56貴州大學碩士學位論文3摘要摘要本論文工作源于《嵌入式機器人控制器》項目，并作為該控制器的主要子系統(tǒng)之一而存在。論文

25、工作的主要目的是實現(xiàn)一個數(shù)字圖像采集和分析系統(tǒng)，作為完整的機器人控制系統(tǒng)的視覺通道。該平臺的實現(xiàn)方案采用ARM結(jié)合CPLD的技術(shù)，構(gòu)造一個數(shù)字圖像處理平臺作為嵌入式機器人控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。系統(tǒng)要求實現(xiàn)每秒10到15幀的圖像刷新速率，同時圖像的分辨率在640480以內(nèi)的范圍內(nèi)可調(diào)，一般情況下選擇640480和320240兩種主要的分辨率模式。作為移動機器人，該模塊建立基本的無線通信機制，包括無線數(shù)傳接口，另外通過USB主機接口連接80

26、2.11n網(wǎng)卡。同時在機器人內(nèi)部建立高速通信協(xié)議實現(xiàn)圖像處理結(jié)果上傳和指令下載。最后，考慮到圖像系統(tǒng)有可能單獨構(gòu)成控制器，對其控制能力就提出來更多的要求，比如提供一定數(shù)量的GPIO和多種外設(shè)功能。本文首先就機器人和圖像處理技術(shù)及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的機器視覺方面的研究情況進行簡單介紹，闡述視覺信息的意義及發(fā)展趨勢。同時對研究的難點和解決方案提出個人的看法，并就本論文工作的特別之處進行說明。接下來圍繞嵌入式圖像處理系統(tǒng)，分別就三種常見到圖像

27、視頻平臺進行了分析。在對計算機視覺系統(tǒng)的構(gòu)成進行詳細分析之后，提出了論文設(shè)計的嵌入式圖像系統(tǒng)總體方案。并按照一定順序就系統(tǒng)硬件設(shè)計的主要部分進行詳細闡述。在討論完硬件設(shè)計之后，按照ARM和CPLD模塊分類。從系統(tǒng)啟動過程開始說明，并就硬件調(diào)試過程中主要涉及的攝像頭SCCB總線配置、通用異步串行接口和外部存儲器單元(EMC)等部分進行詳細闡述和分析。在CPLD設(shè)計方面，詳細介紹了包括VHDL，按照“自頂向下”的過程，從功能劃分到頂層原理設(shè)

28、計，最后給出各個功能模塊的VHDL設(shè)計。為了便于調(diào)試，論文在PC平臺上采用MATLAB和.平臺試驗視頻處理算法，并就各自的優(yōu)缺點進行分析，并在.平臺下進行了多種視頻處理算法的試驗，并將其移植到ARM平臺，實現(xiàn)了對單目標的跟蹤。論文的最后，對所做工作進行總結(jié)，包括對試驗情況的介紹，提出了存在的問題和可能的解決方案等。并列舉了國外近期部分相關(guān)研究的進展情況，為本系統(tǒng)下一階段的工作給出了相關(guān)的建議。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：ARM；CPLD；VHLD；M