煤矸石線陣成像分選系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著光學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算水平的提高，成像和計(jì)算設(shè)備的價(jià)格大幅下降，光學(xué)成像和圖像處理技術(shù)得到了極大提升和廣泛應(yīng)用。本課題利用光學(xué)成像技術(shù)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤矸石的在線分選，設(shè)計(jì)了一套煤矸石在線圖像采集和處理系統(tǒng)。本課題的研究可以實(shí)現(xiàn)煤和矸石智能分選，把選矸工人從惡劣環(huán)境中解放出來，減少水資源的損耗，提高精煤質(zhì)量，減輕空氣污染，有一定的的應(yīng)用價(jià)值。
　　課題對煤和矸石成像分選的研究按功能主要分為三部分:圖像采集，圖像傳輸，圖像處

2、理。具體實(shí)現(xiàn)主要包括光學(xué)電路、CCD（Charge-coupled Device，光耦合器件）時(shí)序電路、電平轉(zhuǎn)換電路、圖像緩存?zhèn)鬏旊娐?、DSP(Digital SignalProcessor，數(shù)字信號處理器)圖像處理和識別分選算法等幾個(gè)基本部分。使用線陣CCD作為感光元件，使用FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）作為主控器件完成成像部分的時(shí)序驅(qū)動，使用雙RAM(Random Acces

3、sMemory，隨機(jī)讀取存儲器)乒乓操作實(shí)現(xiàn)圖像無縫傳輸，使用DSP進(jìn)行圖像處理，各器件協(xié)同工作完成煤和矸石的分選。在明確系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)CCD圖像采集電路、射極跟隨器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA最小系統(tǒng)電路、SRAM（Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機(jī)讀取存儲器）乒乓緩存電路、DSP底板電路等關(guān)鍵電路以及整套電路的電源部分。使用Verilog語言編寫線陣CCD時(shí)序、A/D（模擬/數(shù)字）時(shí)序、A/

4、D設(shè)置時(shí)序、SRAM存儲時(shí)序，使用C語言編寫圖像處理程序和分類器程序，使用C++語言編寫上位機(jī)圖像識別結(jié)果顯示程序。
　　本課題著重分析了CCD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成像原理，研究了CCD的時(shí)序驅(qū)動和圖像信號相關(guān)雙采樣方法，實(shí)現(xiàn)煤和矸石圖像的實(shí)時(shí)、高速、高質(zhì)量采集。另外設(shè)計(jì)了一套兩片SRAM乒乓緩存圖像傳輸電路，使用兩片SRAM分時(shí)操作，實(shí)現(xiàn)了煤矸石圖像在FPGA和DSP之間的實(shí)時(shí)無縫傳輸。
　　針對煤和矸石的分選，本文在常用基于圖像