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  澳元跌落0.7320,目前市场美元全线走高,澳元短线目标0.73
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基于图像处理的纺纱断线监测嵌入式系统设计
【摘要】:现代工业的发展动力来源于科技的进步,纺织工业的发展也是如此。从古代手工作业逐步发展成今天的自动化生产,纺织业经历了很长一段时间的变革。尤其在近些年国内外与纺纱工业相关检测设备也得到了很大的发展,这对推动纺织业的自动化生产和提高纺纱产品质量有很大帮助。在纺织业发展中纺纱断线检测是困扰纺织业前进的一大难题,目前已有的检测设备中存在着适用性、稳定性和经济性不能满足需要的现象,因此在国内都没得到广泛的应用。现实生产中大都使用人力检测,这样不仅浪费大量的人力、增加了生产劳动成本而且稳定性也很容易受到工人工作状态的影响,经常造成由于断线引起的纺织次品,浪费资源。
图像处理是近些年发展较快的技术,被应用在产品残缺检验、安全监控等诸多领域。DSP在近些年也得到飞速的发展,以德州仪器开发的davinci系列DSP为代表,其处理速度可以高达1.1GHz,这给嵌入式和图像处理技术的结合进行图像处理提供了良好的平台。而且基于这种平台可以设计出体积小、成本低、稳定性好的系统,因此它非常适合应用于纺纱断线监测中。
论文将图像处理和嵌入式技术结合并应用到纺纱断线检测领域,完成了对纺纱断线监测的嵌入式系统的设计,分别对嵌入式的底层驱动、图像处理和检测算法、应用程序及程序优化做了详细研究。
论文主要创新点有将图像处理和嵌入式应用到纺纱断线监测系统中的应用创新,断线检测的抽线检测算法和局部处理法的算法创新。
本文主要的研究内容概述如下:
1.对davinci技术进行了阐述,分析davinci系列DSP的发展历程和结构特点,并对davinci的发展前景做出了展望。
2.介绍了系统采用的硬件平台,对硬件电路做了详细的分析,着重介绍了硬件设计中需要注意的部分。
3.详细介绍了系统的软件设计。主要包括以下三个方面:
1).嵌入式系统的底层配置:包括TVP5146初始化、视频前端、视频后端等模块的配置,实现了图像采集、传输、显示的底层配置。
2).图像处理的算法实现:主要包括滤波、顶帽变换、腐蚀、自适应二值化、断线检测算法等。
3).应用程序编写:DSP核和ARM核的通信,声光报警及继电器控制。
4.因为该系统的实时性要求较高,需要在程序优化上做出大量的工作,主要包括算法的改进、代码优化、编译选项优化以及cache优化等。
【关键词】:
【学位授予单位】:华侨大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2013【分类号】:TP391.41;TP274【目录】:
摘要3-5Abstract5-10第1章 绪论10-16 1.1 纺织机械发展概况10-11 1.2 纺纱断线检测的国内外研究现状11-14
1.2.1 国外发展现状12-13
1.2.2 国内发展现状13-14 1.3 研究意义14 1.4 研究内容14-16第2章 纺纱断线监测嵌入式系统总体方案研究16-22 2.1 现有纺纱断线监测方案的介绍16-18
2.1.1 基于压电式传感器的纺纱机断线测控装置16-17
2.1.2 红外断线监控器17-18
2.1.3 基于 PC 机的纺纱断线监测设备18 2.2 总体方案确定18-21
2.2.1 davinci 技术介绍19
2.2.2 系统方案制定19-20
2.2.3 系统工作流程20-21 2.3 本章小结21-22第3章 纺纱断线监测系统的硬件设计22-32 3.1 芯片选择22-25
3.1.1 DSP 芯片的选择22-23
3.1.2 解码芯片的选择及电路设计23-25 3.2 存储芯片选择及电路设计25-26 3.3 DSP 外围电路设计26-29
3.3.1 电源电路设计26-27
3.3.2 复位电路设计27-29 3.4 显示电路29 3.5 控制及报警电路设计29-30 3.6 基于 DM644 的硬件平台30 3.7 本章小结30-32第4章 系统底层驱动配置32-47 4.1 解码器驱动配置33-38
4.1.1 协议33-34
4.1.2 读写驱动34-36
4.1.3 TVP5146 驱动配置的实现36-38 4.2 视频处理子系统(VPSS)初始化配置38-45
4.2.1 视频前端(VPFE)底层驱动配置39-42
4.2.2 视频后端(VPBE)底层配置42-45 4.3 本章小结45-47第5章 图像处理及纺纱断线检测算法47-69 5.1 ARM 与 DSP 的通信47-50
5.1.1 图像采集缓存的分配与通信机制49-50
5.1.2 断线检测环节的 ARM 与 DSP 通信50 5.2 中值滤波50-52 5.3 顶帽变换52-58
5.3.1 数学形态学及顶帽变换的介绍52-54
5.3.2 结构元素的设定54-55
5.1.3 顶帽变换软件实现55-58 5.4 自适应二值化58-63
5.4.1 OTSU 原理58-59
5.4.2 OTSU 算法改进59-60
5.4.3 OTSU 软件算法实现60-63 5.5 二值图像腐蚀63-65
5.5.1 二值图像腐蚀的原理与应用63
5.5.2 二值图像腐蚀的算法实现63-65 5.6 检测算法65-66 5.7 ARM 端应用软件设计66-67 5.8 本章小结67-69第6章 程序优化及系统调试69-83 6.1 算法优化——局部图像处理法69-70 6.2 代码优化70-74
6.2.1 一般代码优化知识点列举71-72
6.2.2 并行代码的安排72-73
6.2.3 循环的分解与优化73-74 6.3 编译选项优化74-76
6.3.1 Opt level 选项优化74-75
6.3.2 -mt 选项优化75
6.3.3 代码和速度优化级别75-76 6.4 cache 优化76-78
6.4.1 cache 工作原理介绍76-77
6.4.2 cache miss 的原因分析77
6.4.3 提高 cache 命中率的方法77-78 6.5 纺纱断线监测系统调试78-82
6.5.1 调试的软件和硬件平台介绍78-82 6.6 本章小结82-83第7章 总结与展望83-85 7.1 总结83-84 7.2 系统后续发展展望84-85参考文献85-89致谢89-91个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果91
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