机器视觉技术在电子白板中的应用及嵌入式软件设计

论文摘要

电子白板是一种新型的数字化多媒体工具。电子白板的功能在于通过触摸物在白板上的点击或移动与相连的电脑主机进行人机交互。将先进的机器视觉技术与电子白板系统相结合,使得白板系统的定位更加准确、响应速度更快、分辨率更高。基于机器视觉的电子白板是一种新兴的高科技产品,国外已有了成熟的产品,而我国的相关研究较少,因此研究并设计具有自主知识产权的基于机器视觉的交互式电子白板具有现实意义。本论文主要研究了基于机器视觉的电子白板系统的图像采集关键技术及其实现以及系统软件设计,具体工作主要分为以下几个部分:（1）系统架构研究。根据电子白板的功能需要,研究了基于机器视觉的电子白板系统架构,分析了基于双摄像头的目标定位技术。（2）摄像头配置的研究与实现。通过在对摄像头参数指标、SCCB传输协议和OV7740图像传感器寄存器配置的研究基础上,对摄像头进行了合理配置。实验结果表明对摄像头的配置满足了系统对输入图像质量的要求。（3）图像采集系统设计。按照系统的工作流程,利用单片机和CPLD成功实现了基于机器视觉的电子白板系统的图像采集子系统。其中单片机作为主控制器发送控制信息和配置摄像头,CPLD为图像数据的传输提供了数据通路。实验结果表明图像采集系统能为电子白板系统实时提供所需图像。（4）软件程序设计。根据系统功能,设计并优化了相应的软件程序。包括用C51语言编写单片机的控制程序、模拟SCCB时序程序和图像处理程序等,并基于Visual C++编写PC机端的应用程序等。最终本论文设计的基于机器视觉的电子白板系统采用双摄像头模式,以30帧/秒的图像采集速率为系统获取目标信息,在48MHz的系统时钟下通过单片机控制和上位机程序的协同工作,成功实现了单点触控。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机器视觉技术
• 1.2.1 机器视觉原理
• 1.2.2 机器视觉系统的组成
• 1.2.3 机器视觉技术的发展与应用
• 1.3 电子白板概述
• 1.3.1 电子白板的工作原理和分类
• 1.3.2 电子白板的发展
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 基于机器视觉的电子白板系统研究
• 2.1 基于机器视觉的触控系统特点
• 2.2 电子白板系统架构
• 2.3 系统工作过程
• 2.4 选用的主要器件介绍
• 2.4.1 单片机C8051F341
• 2.4.2 SRAM IS64LV51216
• 2.4.3 CPLD EPM570GT100C
• 2.4.4 图像传感器OV7740
• 2.4.4.1 OV7740 的性能
• 2.4.4.2 OV7740 的输出时序
• 2.5 电子白板的目标定位技术
• 2.5.1 基于机器视觉的简单定位技术
• 2.5.2 本系统采用的定位技术
• 2.6 本章小节
• 第三章 电子白板系统的摄像头配置与图像采集系统设计
• 3.1 CMOS 和CCD 图像传感器的比较
• 3.2 CMOS 摄像头调试
• 3.2.1 摄像头参数简介
• 3.2.2 摄像头补光
• 3.2.3 SCCB 传输协议
• 3.2.4 摄像头寄存器配置
• 3.3 图像采集系统
• 3.3.1 采集一帧图像的流程
• 3.3.2 利用单片机开发板进行图像采集
• 3.3.3 利用CPLD 进行图像采集
• 3.4 本章小节
• 第四章 软件设计
• 4.1 单片机程序
• 4.1.1 单片机的初始化设置
• 4.1.2 软件模拟SCCB 时序
• 4.1.3 单片机对图片的预处理
• 4.1.4 单片机混合编程
• 4.2 CPLD 程序
• 4.3 上位机程序
• 4.3.1 坐标校准应用程序
• 4.3.2 串口的VC++编程
• 4.4 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果