几何图形识别与测量图像技术研究

论文摘要

图像科学是现代人类科学技术中非常重要的组成部分。自从电子计算机的问世以来,图像科学伴随着计算机结构、性能及算法的迅速发展,也处在高速的发展之中,并在很多行业领域扮演着重要角色,比如工业、医疗、电子、通信、气象等众多领域,都要使用图像科学技术。现今的图像科学技术中,几何图形的识别与测量受到越来越多的关注。本文主要介绍了一种几何图形识别与测量系统的实现。本文主要介绍了一种采用FPGA作为主控制器与ARM11共同组成的嵌入式图像识别与测量系统,其中FPGA采用的是Xilinx公司的Spartan 3E系列的XC3S500E。整个系统主要由五部分组成,图像采集模块、FPGA主控制器、图像存储模块、网络驱动模块以及计算机终端。图像采集模块负责图像采集工作。图像存储模块包括了双片SRAM以及总线切换时序的设计。网络驱动模块就是ARM11对网卡芯片DM9000的驱动,实现了图像数据的网络传输。FPGA主控制器也是本系统的核心,包括了对CMOS图像传感器的驱动、与ARM11的SPI（串行外围设备接口）通信协议的实现、图像处理以及图像测量算法的实现等。其中图像处理技术主要是对采集的图像数据进行二值化、中值滤波和边缘检测。然后对提取出的边缘信息进行角点坐标提取算法和图像测量算法得到最后结果。最后的计算机终端就是采用VC++6.0编程设计的终端用户界面,用来显示图像和结果数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景介绍
• 1.3 本文的主要内容
• 2 图像预处理及识别和测量算法实现
• 2.1 图像的预处理
• 2.1.1 图像的灰度化
• 2.1.2 图像的二值化
• 2.1.3 图像的中值滤波
• 2.1.4 图像的边缘检测
• 2.2 图像测量算法实现
• 2.2.1 角点坐标提取算法
• 2.2.2 图像测量算法
• 3 图像定标
• 3.1 相机定标技术的发展
• 3.2 传统相机定标方法
• 3.2.1 直接线性变换法
• 3.3 相机自定标方法
• 3.4 图像定标算法实现
• 3.4.1 拟合曲线的Newton插值法实现
• 4 FPGA主控制器系统设计
• 4.1 系统硬件组成
• 4.2 FPGA选型
• 4.3 FPGA主控制器芯片介绍
• 4.4 FPGA内部系统设计
• 4.4.1 传感器驱动模块内部结构介绍
• 4.4.2 图像处理模块内部结构介绍
• 4.4.3 图像测量模块内部结构介绍
• 4.4.4 图像传输模块内部结构介绍
• 4.4.5 SPI通信协议模块
• 5 系统应用程序设计
• 5.1 Linux多线程开发
• 5.1.1 Linux线程和进程基本概念
• 5.1.2 Linux多线程设计
• 5.2 网络通信程序设计
• 5.2.1 TCP/IP协议介绍
• 5.2.2 Linux socket网络编程
• 5.2.3 网络通信程序的实现
• 6 系统测试
• 6.1 系统开发环境介绍
• 6.2 系统仿真
• 6.3 上位机终端显示
• 6.4 误差分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢