基于视觉的指针式水表读数装置

论文摘要

近年来我国城市人口急剧增加,住宅建设规模迅速扩大,水表安装量随之大幅度增加。由此带来了如下一些问题:如住宅楼层较高抄表人员劳动强度明显加大;冒充抄表员私闯民宅作案事件时常发生;出于保护个人隐私,一些住户不愿意外人进入;抄表结果与住户读数不一致引起争端等。而且抄表过程中由于各种人为因素造成的水损是全部水损的主要部分,这关系到自来水公司的经济效益和国家水资源的合理利用,甚至会涉及到子孙后代的生存大计。为了改善目前这种落后的状况,本文介绍了一种以DSP芯片为核心并应用图像处理技术的指针式水表读数自动识别装置。通常图像处理系统选用专用图像处理芯片,如TI公司的6000系列芯片,这类芯片存储空间大且速度快,适用于图像处理,但芯片价格较高使电路成本大幅度提升。本系统采用图像截取方法仅采集对识别有用的图像信息,降低对处理器存储空间及处理速度的要求,可以使用低成本的处理器替代高成本处理器。系统使用模拟图像传感器采集指针式水表图像,通过Philips公司的视频解码器SAA7113H把该模拟图像数字化,由低成本的数字信号处理器TMS320VC5416对水表图像进行存储和识别处理,最终将识别结果和水表图像通过主动USB接口传输到U盘中。基于视觉的指针式水表读数装置的研究主要分为三个部分:水表图像的采集、水表读数的识别及识别结果和水表图像的传输。主要完成了该装置的软硬件设计,电路板的制作和整机调试。本文首先介绍了该装置的整体设计思想,然后分章节具体介绍了各个部分设计的技术细节和在系统中要实现的功能,最后为了完善本系统,提出了一些改进意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出与意义
• 1.2 自动抄表系统的现状及发展方向
• 1.3 课题所要达到的目标
• 1.4 课题的主要工作
• 第二章 系统整体设计方案
• 2.1 系统的总体结构框图及各部分的功能
• 2.2 系统的工作流程
• 2.3 系统的设计要点
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像采集机构设计
• 3.1 图像传感器的选择
• 3.2 视频处理电路
• 3.2.1 视频处理方案选择
• 3.2.2 视频处理芯片特点及电路
• 3.2.3 视频处理芯片SAA7113H的软件控制
• 3.3 本章小结
• 第四章 微处理器部分的设计
• 4.1 微处理器的选择
• 4.2 初始化微处理器
• 4.3 微处理器外围电路设计
• 4.3.1 电源电路
• 4.3.2 复位电路
• 4.3.3 时钟电路
• 4.3.4 仿真器接口电路
• 4.4 外扩程序存储器
• 4.4.1 外扩程序存储器的选择
• 4.4.2 微处理器与外扩程序存储器的硬件设计
• 4.4.3 微处理器与外扩程序存储器的软件设计
• 4.5 微处理器存储空间分配
• 4.5.1 微处理器TMS320VC5416的存储器组织
• 4.5.2 微处理器TMS320VC5416存储空间分配
• 4.6 微处理器控制实现图像的截取采集
• 4.6.1 图像截取采集的必要性分析
• 4.6.2 图像截取采集的具体实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 通信接口部分的设计
• 5.1 USB协议概述
• 5.1.1 USB简介及特点
• 5.1.2 数据通信协议简介
• 5.1.3 USB海量存储类协议概述
• 5.2 FAT16文件系统简介
• 5.3 通信接口的硬件设计
• 5.3.1 USB主机接口芯片的选择
• 5.3.2 USB主/从控制器芯片SL811HS简介
• 5.3.3 初始化SL811HS
• 5.3.4 DSP与SL811HS通信接口设计
• 5.3.5 主动USB下行端口设计
• 5.4 DSP与SL811HS的接口时序匹配研究
• 5.5 通信接口的软件设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 指针式水表读数识别软件设计
• 6.1 指针式水表图像预处理
• 6.2 指针区域的提取
• 6.2.1 图像分割方法简介
• 6.2.2 p-分位数法提取指针区域
• 6.3 确定指针回转中心
• 6.3.1 霍夫圆检测
• 6.3.2 精简霍夫变换确定回转中心
• 6.4 确定指针指示方向
• 6.4.1 确定指针方向的常用方法概述
• 6.4.2 投影法确定指针指向
• 6.5 水表读数的计算
• 6.6 本章小结
• 第七章 系统电路板设计与调试
• 7.1 系统电路板设计
• 7.2 系统调试
• 7.2.1 CCS的使用
• 7.2.2 系统调试的基本步骤
• 7.2.3 在线BootLoader
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 附录 电路图
• 在学研究成果
• 致谢