刘雪
摘要本文通过对核对拆回电能表的工作流程的调研分析，探索一套数字图像处理和识别技术的算法以实现电能表图像自动识别系统的应用，即在电能表图像自动识别系统中，利用图像采集设备获取电能表图像中的有用信息，并经过数字图像处理得到需识别的条形码和读数区域，然后根据条形码编码规则和字符特征提取自动识别出最佳字符串，经与量电资产信息管理系统中数据的核对，完成拆回电能表的处理流程。同时存储电能表的图像信息，以电能表的实际图像来增强用户电费征收数据的可信度。
关键词数字图像处理；图像增强；号码识别
1 绪论
随着我国信息化建设和国际化发展进程的加快，自动识别技术已经广泛应用于批发零售、物流仓储、邮政通讯、电子政务、工业制造、交通运输、医疗卫生、食品追溯、信息安全等领域，在我国国民经济的发展中发挥着重要作用。自动识别技术是为各行业领域的用户提供自动识别与数据采集技术为主的信息化产品与服务的现代高新技术，它作为信息技术的一个重要分支，已成为推动国民经济信息化发展的重要基础和手段之一，其产业的发展对我国国民经济的发展和信息化建设起到了重要的作用。国家“十一五”规划中“RFn 产业发展专项”、“863”计划中“RFID专项”的确立，都充分表明在经济全球化和我国加入WTO后的今天，自动识别技术产业的发展与技术应用的推广将在我国的经济建设中发挥举足轻重的作用。
作为自动识别技术之一的图像识别技术，始创于20世纪50年代后期，经过近半个世纪的发展，已经成为生产生活中不可或缺的重要部分，同时也成为技术研究的热点。据统计，在人类从外界获得的信息中约有75%是来自视觉或者图像信息，它是人类最有效的信息获取和交流方式。图像也因为其所含信息量大、表现直观，所以在近年得到的广为宣传和应用的多媒体中占据了重要的地位。在图像处理领域，数字图像处理技术得到了飞速发展，并在国民经济的各个领域得到广泛应用。作为国民经济建设基础的电力行业更应该走在发展的前列。
电能是使用最为广泛的一种能源，涉及到国民经济所有领域。随着我国经济的高速发展，电力工业得到了迅猛发展，电网的负荷结构越来越复杂，对配网调度自动化和管理自动化提出了新的要求。提高供电质量，提高供电的可靠性，实施高效准确的抄收系统己是
当务之急。因此，电力行业实现电能计量、负荷控制、继电保护、电力调度、故障检测和故障隔离等综合功能的智能化是电力行业发展的迫切需要。要实现这一系列功能只有采用计算机技术及相关新技术，而其中的电能计量管理系统是其他现代化系统实现的基础。
目前，我国广泛使用的交流电能测量仪表有两种:一种是电子表或叫静止式电能表，另一种是机械表或叫感应式电能表。这两种电能表在内部结构上有着根本的区别，电子表是根据电能测量原理利用电子电路来实现计量的，而机械表是利用电磁感应原理制造而成的，但是在计量方式以及测量结果方面两者不存在区别。
电子表市场需求量在一定时期内不及机械表的主要原因是电子表的产品寿命不如机械表(在相同价格的条件下)。但是随着微电子技术发展，电子表在技术方面己经成熟。业内人士分析，随着电力部门对用电政策的调整，国家逐步推行分时电价政策，传统的机械式电能表己不能满足需要，机械表被电子表替代是大势所趋。国内民用电表的市场需求正在悄悄地从以机械表为主体向以电子表为主导转变，具体表现为从普通功能型电能表向长寿命、分时段电子表、多功能高科技型电能表方向过渡[1,2]。
目前国内常用的抄表技术有以下几种:
(l)人工抄表:根据表头显示进行抄表，主要用于没有CPU的电子式电能表和机械式电能表，这是最原始的抄表方式，也是现在主要的抄表方式。人工抄表、人工收费、手工结算，这种抄表方式效率低、误差大，己不适应企业管理现代化的要求。
(2)手持红外抄表器抄表:手持红外抄表器是一个带有红外收发功能的单片机控制系统，为此电能表应设有相应的红外收发功能。抄表器可在3米以内通过红外收集电能表显示的数据，一个抄表器可以同时存储几千户的用电数据，根据需要可以打印输出数据，或将数据输入给计算机进行管理。手持红外抄表器具有体积小、重量轻、携带方便，操作简单、性价比高等特点，有的抄表器还带有售电功能。手持红外抄表器的抄表方式适用于楼群少、用户数目不多情况下的用电管理。
(3)远距离自动抄表:所谓远距离自动抄表是指管理人员可以坐在远离表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等作为通道，进行抄表和用电管理。自动抄表技术八十年代中叶诞生于美国，九十年代初引进国内。目前，自动抄表系统的国家标准弹稿)己出台，自动抄表系统不仅可用于电能表的抄表，同时也适用于带有脉冲输出的水表、气表和热量表的抄表。根据国家标准，在实现抄表的同时，它还应具有监测运行状态报警、参数设置、负荷控制、自定义等功能[3]。
远距离自动抄表又可分为以下几种:
(l)低压电力线载波自动抄表:首先在居民楼各单元设置数据集中器，然后利用电力线载波，将数据传输到配电变压器台区，再用抄表机读取数据，输入到微机，进行电费计算。该系统读表数据及时准确，运行稳定，目前应用较为广泛，但存在低压电网谐波干扰大，元件易受损的缺点。
(2)总线方式自动抄表:采用总线方式，利用电能表的Rs一232数据接口，将电能表数据传输到配电变压器台区。再用抄表机读取数据，输入到微机，进行电费计算。该系统读表数据准确，传递速度快，性能可靠;但布线太多，施工比较麻烦，实际应用较少。
(3)无线方式自动抄表:需要向无线电管理委员会申请频率使用权，并按时交纳频率资源使用费，且通讯干扰较大，故实际应用较少。
(4)超窄频低压电力线路载波技术，是新兴的自动抄表技术。利用电子式载波电能表，及其专用的数据集中装置，将电能表数据传输到配电变压器台区，再用抄表机读取数据，输入到微机，进行电费计算。该系统传递速度快，读表数据及时准确，性能可靠，受线路千扰小。但因其抄表装置的专用性较强，日后维护工作不便，实际应用也较少。
2图像识别技术原理及系统流程设计
2. 1图像识别技术原理
图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。人的视觉系统就是一个观测系统，通过它得到的图像就是客观景物在人心目中形成的影像。我们生活在一个信息时代，科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有75％来自视觉系统，也就是从图像中获得的。这里的图像是比较广义的范畴，如照片、绘图等都属于图像的范畴[4]。
在获得图像后，根据抽象程度和研究方法等的不同，可分为图像处理、图像分析和图像理解三个层次，如图2-1所示
抽象程度
低语
义
高层
中层
低层
符号
像素
操
作
对
象
大
小
数
据
量图2-1图像工程三层次示意图
2.1.1图像处理
对图像进行一系列的操作以达到预期目的的技术称作图像处理。在研究图像时，首先要对获得的图像信息进行预处理(前处理)，以滤去干扰、噪声，作几何、彩色校正等，这样可以提高信噪比。有时由于信息微弱，无法辨识，还得对图像进行增强。增强的作用在于提供一个满足一定要求的图像，或对图像进行变换，以便人、机分析。为了从图像中找到需要识别的东西，还得对图像进行分割，也就是进行定位和分离，以分出不同的东西。为了给观察者以清晰的图像，还要对图像进行改善，即进行复原处理，把已经退化了的图像加以重建或恢复，以便改进图像的保真度。在实际处理中，有用图像的信息量非常大，在存储或传送时，还要对图像信息进行压缩。
以上所述都属于图像处理的范畴。因此，图像处理包括图像编码、图像增强、图像压缩、图像复原、图像分割等。对图像处理环节来说，输入的是图像，输出的也是图像，也就是处理后的图像。
2.1.2图像分析
图像分析是对上述处理后的图像进行分类，确定类别名称，在分割的基础上选择需要提取的特征，并对某些参数进行测量，然后再提取这些特征，最后根据提取的特征进行分类。为了更好地识别图像，还要对整个图像作结构上的分析，对图像进行描述，以便对图像的主要信息得到一个解释和理解，并通过许多对象相互间的结构关系对图像加深理解，以便更好地帮助识别。因而对图像分析环节来说，输入的是图像（一般是经过上述处理过
的图像），输出的是类别和图像的结构分析。而结构分析的结果则是对图像作描述，以便得到对图像的重要信息的一种理解和解释。
2.1.3 图像理解
所谓图像理解是一个总称。上述图像处理及图像分析的最终目的就在于对图像作描述和解释，以便最终理解它是什么图像。所以它是在图像处理及图像分析的基础上，再根据分类作结构句法分析，去描述图像和解释图像。因而图像理解包括图像处理、图像识别和结构分析。对理解部分来说，输入的是图像，输出的则是图像的描述与解释。实质上，图像理解属于人工智能的范畴。图像理解也要作图像处理、识别及结构分析。首先要把人的智慧存储在计算机中，教给它多少智慧，它就存有多少智慧。这是机器固有的，但是计算机在接受了一部分“智慧”后，便能根据逻辑推理进行分析、推断等工作[5]。
2.2电能表图像自动识别系统的设计模式
通过对图像识别技术原理的研究，我们明白图像处理、图像识别与图像理解有着紧密的关系。三者是处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图像形式的描述。图像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。在理解了图像识别技术原理后，我们就能正确合理地设计出电能表图像自动识别系统的核心算法了[6]。
图2-2电能表图像
电能表的图像主要是由表号、型号、生产厂家、技术参数、条形码、读数等几部分组成的，如图2-2所示。各种厂家、各种型号的电能表上各部分的区域有所不同。
图2-3电能表图像自动识别系统核心算法
3数字图像采集
我们接触到的现实世界中的图像多为模拟图像，但是计算机只能处理数字信息，因此，在让计算机对数字图像进行图像处理、图像识别之前，必须先将其数字化，转换成适合计算机表示的形式。本章将主要研究模拟图像数字化技术，重点研究数字图像的采样和量化过程，并建立电能表数字图像的二维图像模型。
3．1图像数字化技术原理
自然界在人眼中呈现的图像一般都是连
矢量形来表示：
),(y x f ={),(),,(),,(y x f y x f y x f blue green red } (3.1)
其中blue green red f f f ,,分别表示红、绿、蓝（RGB ）三种成分（即光学中的三基色）。连续
图像一般为光强度（或亮度）对空间坐标的函数。
计算机是无法对模拟图像进行处理的，所以要进行数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像.在数字图像领域，我们将图像看成由许多大小相同、形状一致的像素（picture element ，简称pixel ）组成[6]。
从计算机科学的角度来看，所谓数字图像可以理解为对二维函数f （x ，y ）进行采样和量化（即离散处理）后得到的图像，因此将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机内生成一个二维矩阵的过程。数字化过程包括3个步骤：扫描、采样和量化。扫描是按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程，如按照行优先的顺序进行遍历扫描，像素是遍历过程中最小的寻址单元。采样是指遍历过程中，在图像的每个最小寻址单元，即像素位置上对像素进行离散化，采样的结果是得到每一像素的灰度值，采样通常由光电传感器件完成。量化则是将采样得到的灰度值通过模数转换等器件转换为离散的整数值[7]。设计图像分析系统的第一步是使用光传感器或热量波长传感器来采集数字图像。对采集到的二维信号进行采样和量化来生成数字图像[7]。如图3-1所示：
图3-1图像数字化过程示意图
3.1.1采样
采样（sampling）是对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分辨率。简单地讲，就是用一个网格（如图3-2所示）把待处理的图像覆盖，然后把每一小格上模拟图像的各个亮度取平均值，作为该小方格中点的值；或者把方格的交叉点处模拟图像的亮度值作为该方格交叉点上的值。这样，一幅模拟图像变成只用小方格中点的值来代表的离散值图像，或者只用方格交叉点的值表示的离散值图像。这个网格称为采样网格，其意义是以网格为基础，采用某种形式抽取模拟图像代表点的值，即采样。采样后形成的图像称为数字图像[8]。
采样行
图3-2图像的采样
由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体做法是，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方向采样，再沿水平方向采样这两个步骤完成采样操作。
对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为N个，则图像大小为N
M?个像素，从而)
M?的实数矩阵：
f构成一个N
(y
,
x
=),(y x f ??
?
?
???
?
??
?
???????????------)1,1()...1,1()0,1(...)1,1()...1,1()0,1()1,0()...1,0()0,0(N M f M f M f N f f f N f f f
其中每个元素为图像),(y x f 的离散采样值，称之为像元或像素。
在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般，图像中细节越多，采样间隔应越小。
3.1.2量化
采样使连续图像在空间离散化，但采样所得的像素值（即灰度值）仍是连续量。把采样后所得的各像素灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。简单地所，量化是对图像灰度坐标的离散化，它决定了图像的灰度分辨率。
若连续灰度值用z 来表示，对于满足111+≤≤z z z 的z 值，都量化为整数1q 。1q 称为像
素的灰度值，z 与称为像素的灰度值，z 与1q 的差称为量化误差。一般像素值量化后用一
个字节8b 来表示。把由黑－灰－白的连续变化的灰度值，量化为0～255共256级灰度值， 灰度值的范围为0～255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。
连续灰度值量化为灰度级的方法有两种，一种是等间隔量化，另一种是非等间隔量化。等间隔量化就是简单地把采样值的灰度范围等间隔地分割并进行量化。对于像素灰度值在黑白范围较均匀分布的图像，这种量化方法可以得到较小的量化误差。该方法也称为均匀量化或线性量化。为了减小量化误差，可采用非均匀量化方法。非均匀量化是依据一幅图像具体的灰度值分布的概率密度函数，按总的量化误差最小的原则来进行量化。具体做法是对图像中像素灰度值频繁出现的灰度值范围，量化间隔取小一些；而对那些像素灰度值极少出现的范围，则量化间隔取大一些。由于图像灰度值的概率分布密度函数因图像不同而异，所以不可能找到一个适用于各种不同图像的最佳非等间隔量化方案。因此，实用中一般都采用等间隔量化[8]。
3.1.3采样与量化参数的选择
一幅图像在采样时，行、列的采样点与量化时每个像素量化的级数，既影响数字图像的质量，也影响到该数字图像数据量的大小。假定图像取N
M?个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为Q，一般Q总是取为2的整数幂，即Q＝k2
b?
=
?
Q
N
M
字节数B为
B?
?
M
=(Byte)
/
8
Q
N
对一幅图像，当量化级数Q一定时，采样点数N
M?对图像质量有着显著的影响。采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。同理，当图像的采样点数一定时，采用不同量化技术的图像质量也不一样。量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像出现假轮廓。
3．2电能表数字图像采集系统的实现
模拟图像必须用图像传感器将光信号转换成表示亮度的电信号，再通过模数转换器（A/D）量化成离散信号以便于计算机对其进行各种处理。这部分工作称为图像采集，完成图像采集的系统称为数字图像采集系统。
完成这些功能，该系统必须包含以下五个组成部分[9]：
（1）采样孔（Sampling aperture）：使数字化设备能够单独观测特定的图像元素而不受图像其他部分的影响。
（2）图像扫描机构：使采样孔按照预先确定的方式在图像上移动，从而按顺序观测每一个像素。
（3）光传感器：通过采样孔测量图像的每一个像素的亮度。它通常是一个将光强转换为电压或电流的变换器，如CCD。
（4）量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是“模数转换器”（ADC）电路，它产生一个与输入电压或电流成比例的数值。
（5）输出存储体：将量化器产生的灰度值按适当格式存储起来以利于后续的计算机处理。
在本文的电能表图像自动识别系统中，值域连续的模拟图像的光信号经由CCD器件转换为表示亮度的电信号，接着通过视频捕捉卡将电信号由模数转换器，转换为数字离散信号，等待计算机的处理，如图3-3所示。
图3-3电能表数字图像采集系统的实现
CCD摄像机在数字图像采集过程中有着非常重要的作用，它的分辨率的高低直接影响到最终图像识别的成功率。本文选用的是由英国SHEPHERD公司生产的SS-801HP CCD摄像机，分辨率高，且有自动对焦功能。本文选用的视频捕捉卡是飞利浦公司的PV－910。此卡带有二次函数开发包，可以直接调取数字图像，且有着很快的系统响应速度。
4电表号码区域的定位研究
电表号码区域的定位方法是在图像处理的基础上，对图像进行分析、总结并经过大量实验确定的，定位方法的研究与电表号码区域特征和图像处理技术是分不开的。同时，在表号码别系统中，电表号码区域的定位准确程度直接影响到字符分割和字符识别的准确率电表号码区域定位的主要工作是从摄入的电表图像中找到号码区域所在的位置，并把号码域从电表图像中准确的提取出来，供后续的字符分割和字符识别使用。
4.1电表号码区域定位技术介绍
在电表号码识别系统中，号码区域定位是影响系统性能的重要因素之一，定位准确与关系电表号码识别的成败。从图像处理的角度来说，号码区域定位是要从一幅随机图像中出一块具有某种特征的区域，该区域中包含了号码所在区域。这种特征也是号码区域本身别于其它部分的特征。
由于电表图像都采集于自然环境中，而在自然环境中电表图像和背景的成像条件一般可控制的，随机变化的因素(尤其是光照条件)和复杂的背景信息给搜索目标带来巨大难。不同光照下，电表号码区域的亮度、明暗对比度都有很大变化;背景信息往往比电表码区域信息更加复杂，某些背景区域有可能与电表号码区域差异不大;再加上摄像距离、度的不同，要从种种干扰中区别出电表号码区域是十分困难的。由于电表号码区域在整幅像中
所占的比例较小，从整幅图像中定位电表号码区域必然要在大量的背景信息中搜索，且为了日后将算法更好地植入硬件系统，要求快速、准确地完成电表号码区域定位。如果有高效率的搜索方法，就需要耗费很多计算时间和存储空间，所以电表号码区域定位技术直以来就是一个难点，为了准确、快速的定位出电表号码区域，人们己经研究了许多分割法，大部分算法是基于特征实现的[10]。
电表号码区域自身具有许多固有特征，对于不同类型电能表这些特征是略有不同的。从人的视觉角度出发，我国电能表的号码区域主要具有以下特征:
(l)形状特征:电表号码区域的边缘是有规则的矩形。考虑到照相机的拍摄角度基本定，采集的分辨率保持不变，而且电表号码区域的大小是标准的，高宽比在一定范围内，此电表号码区域在原始图像中的相对位置比较集中，大小变化有一定范围。
(2)颜色特征:现有的电表主要有两种类型:黑底白字和白底黑字两种。
(3)灰度跳变特征:电表的底色、号码所在区域的颜色是不相同的，表现在图像中就灰度级互不相同，这样在号码区域边缘形成了灰度突变边界。事实上，号码区域的边缘在度上的表现是一种屋顶状边缘。在号码区域内部，由于字符本身与号码区域的内部灰度是匀的，所以穿过号码区域的水平直线呈现连续的峰、谷、峰的分布。
(4)纹理特征:电表号码区域有一个连续边框，边框内有多个字符，基本呈水平排列，所以在电表号码的矩形区域内存在较丰富的边缘，呈现出规则的纹理特征。
4.2基于水平、垂直投影的粗定位
电表号码区域的定位、提取是整个系统设计中的关键环节之一。它是典型的复杂背景下目标提取问题。电表号码区域往往只占图像的很小一块面积，而且位置不固定。在现实中，经过有相对运动的摄像机或照相机把电能表以图像的形式录入到计算机中，电表图像往往模糊不清，有时号码区域内号码笔画断续不完整，电能表还常常贴有标签;拍摄距离、方向的变化所带来的位置不定、大小不一都增加了定位、分割和识别的难度。为了解决这些问题，在本文中采取的是水平投影和垂直投影相结合的投影定位算法。
4.2.1投影法介绍
图像的水平和垂直投影定义为沿着某一特定方向的直线上所有灰度值为1的像素点的个数，也就是横坐标为图像的水平和垂直位置，纵坐标为在该条直线上灰度值为1的像素点的个数。进行水平和垂直投影可以把二维的图像转化为一维的投影曲线，减少计算量，便于后续处理。
4.2.2投影法在本文中的应用
实现阐值分割后，即可获得分割后的图像。通过标记该图像，可测量图像中独立区域的个数及其区域面积，找出面积最大的区域即是电表区域，此时将其他部分全部删除。根据分割后的图像的1/2以上区域为号码区域，此时可进一步确定号码区域在电表图像中的位置，即初步粗略确定号码区域上下和左右边界。因此，本文采用的方法是利用电表灰度图像的垂直和水平灰度投影曲线，根据投影的宽度来确定出号码区域边界，按照比例完成电表中的数字区域的粗定位。
设所处理的灰度图像为I(x,y)，其大小为N ，则该图像的灰度投影函数为:
∑==N
y v y x I x P 1
),()( （4.1）
∑==M
x H y x I y P 1
),()( （4.2）
v P 为垂直灰度投影，H P 为水平灰度投影。其具体实现的算法过程如下：
(l)返回一个和二值图像相同大小的矩阵。
(2)做二值图像的水平投影和垂直投影。
(3)分别找到水平投影和垂直投影中最长的直线。
(4)根据图像特点，分别找到水平和垂直投影中大于各自最长投影直线三位之二的直线。
(5)通过在直线上取点找到图像边界，实现对灰度图像的分割。首先对灰度图像进行水平投影，水平投影图和水平定位的号码图像如图4-1所示，然后再对水平定位的号码图像进行垂直投影，垂直投影图和垂直定位后的号码图像如图4-2所示：
图4-1水平投影图与水平定位的号码图
图4-2垂直投影图与垂直定位的号码图
即根据投影的宽度确定出号码区域边界，按照比例完成电表中的数字区域的粗定位，粗定位图片如图4-3所示。
图4-3粗定位号码区域
4.3基于数学形态学的定位
经过前期处理含有电表号码区域图像中，仍保留有一些杂乱边缘，既有号码区域、号
码的边缘，也有背景信息的边缘和一些顽固的噪声。同时，就电表号码区域本身的信息而
言，也存在空洞、缺陷噪声和断裂噪声等。如何从这些边缘中将无关的边缘滤除，将合理
的边缘保留下来，同时又能消除电表号码区域图像自身的噪声，是我了门这一步处理的目
的。基于形态学的图像变换是实现这个目标的最有效的途径。本文中，数学形态学主要是
为进一步实现号码区域的细定位提供理论基础[11]。
5基于BP神经网络的号码识别
本章具体介绍BP神经网络模型的建立。本文采用的是三层BP网络，具有一个隐含层，
隐含层的激活函数采用logsig，输出层激活函数采用purelin[12]。
5.1输入和输出的确定
本设计中每个分割出来的电表号码区域包括6个号码，将200个分割出来的电表号码
区域图像所切分出来的大约1000单个号码作为样本。其中500个单个字符作为训练样本，
剩余的500个作为测试样本。部分训练样本如图5-1所示。
图5-1部分训练样本
在本文中，经过多次尝试，最终选用的是逐像素特征提取法。输入层神经元个数根据
待识别号码所提取的网格像素特征的维数大小确定。在本系统中，对规一化为50x30点阵
大小的号码，以每一个像素点为一个网格，故输入层神经元个数取900。即输入为900个元素的向量，每个元素的取值范围是{0，1}(即O或l)[13]。
在实际应用中，输出神经元的数目一般由目标向量确定。由于本系统中需要识别出的字为10个，所以共有10个期望输出，所以输出层神经元个数为10个。期望输出的编码表5-2所示。
表5-1BP网络的期望输出
可见，表5-2所示的BP神经网络的实际训练结果与表5-1所示的网络期望输出值基本一致。在此，需要强调的是，整个训练过程中我们不仅需要关注判断训练成功与否的误差目标值，更应时刻注意各个训练样本的输出结果是否逐渐向我们的期望值靠近。因为我们在训练网络成功以前，并不知道误差均值应达到什么目标，网络才能具有较好的分类能力和稳健性能，而训练网络的最终目标就是使得每个训练样本尽量接近所期望的输出值，以使网络具有较好的分类能力和泛化能力。
上述部分训练样本的实际输出如表5-2所示。
表5-2部分训练样本的实际输出值（误差目标值为小于0.00001〕
5.2隐含层神经元数目的确定
隐含层神经元在训练过程中能提取输入向量的特征，所以决定隐含层神经元的数目是非常重要的。但是目前隐含层神经元数目的选择还没有一个可行的计算公式。
对于隐含层的神经元数目，一般来说问题越复杂，需要的隐含层的神经元数目越多;或者说同样的问题，隐含层的神经元数目越多越容易收敛。但是隐层神经元数目过多会增加识别时的计算量，而且会产生“过学习”效果;而隐含层的神经元数目过少，网络就不能建立复杂的判断界面，使网络训练不出来，或不能识别以前没有出现过的样本，且容错性差[14]。
在实际问题中通常凭经验和数值实验的方法寻找合适的值。经数值实验发现隐含层神经元数目多一些，会使得运算精度高，但也会导致计算规模成指数倍的增长，阳氏运行速度，或者是网络规模过大，超过了计算机的内存量，使得程序无法运行。
对于隐含层神经元数目的确定尚无理论的指导故这里我们采用经验公式:
α
m（5.1）
n
=l
+
+
其中，n为输入层神经元数目，l为输出层神经元数目，m为所求的隐含层神经元目，a为1到10之间的常数。可知
900+
+
m（5.2）
=
10
)
1(
10
~
具体训练实验结果如表5-3所示。
表5-3隐含层神经元数目不同时的BP网络训练结果
经过进一步的试验后发现选择34个隐含层神经元比较合适，这样不仅可以很好的完成网络的学习和训练，而且还取得了较好的识别结果。
5.3 BP训练算法的选择
根据前面对BP网络原理、设计等方面的讨论，我们知道对设计好的BP网络进行训练是一个很重要的过程，这是因为网络训练的好坏直接关系到最后的识别正确率。
在MATLAB7.0的神经网络工具箱中，提供了各种改进BP算法的函数，例如:
Traingd，标准BP算法;Traingdm，带有动量项的梯度下降法;Traingda自适应学习速率法;Traingdx，附加动量及自适应学习速率法;Trainlm采用L-M算法的改进训练算法，对中等规模的网络来说，LM算法是收敛速度最快的一种训练网络，缺点是要占用大量内存空间。本文的输入向量规模较大不适合用LM算法。
附加动量及自适应学习速率法兼备了带有动量项的梯度下降法和自适应学习速率法这两种算法的优点，既提高了运算速度，又能跳出局部极小值，是常用的改进算法。本文采用Traingdx附加动量及自适应学习速率法训练网络[15]。
本文分别用上述几种典型的改进BP算法训练网络，目标误差定为0.000000001，初始学习速率0.05，最大迭代次数3000，结果如表5-4所示。
表5-4几种典型BP算法训练效果比较
Traingd和Traingdm这两种算法都没有达到预定的目标误差，运算到最大迭代次数停止。Traingda虽然达到了目标误差，但是迭代次数过多，运行速度慢。只有Traingdx达到了目标误差，且迭代次数少，运行速度快。从图5-2可以看到这四种算法训练过程中误差的变化情况[16]。
Performance is 9.37178e-010, Goal is 1e-009
图(a)Traingdx算法
图(b)Traingd算法Performance is 1.0623, Goal is 1e-009
图(c)Traingdm算法
智能电能表采集失败的原因和处理措施 社会经济对电力有更高的需求，智能电能表也遭受史无空前的关注。作为用电设备的基本部分，智能电能表除了可以对设备产生的电能消耗进行计量外，还是采集用电信息和数据传输的重要节点。本文简单介绍了智能电能表的原理和特征，分析了智能电能表在电网中的具体应用和运行维护，希望提升对智能电能表总体的管控水平，发挥智能电能表技术的最大功效。 标签：智能电能表;采集失败;原因;处理措施 1智能电能表的原理及特点 1.1智能电能表原理 电子式智能电能表，参照和结合了电子式电能表的相关原理。作为近年研发的高科技产品，其核心部件为电子元器件。基本原理：采集电压以及电流在不同时段的数据，借助集成电路来搜集电压，并对不同电流信号进行处理，将它们更改为合适的脈冲输出。利用单片机进行集中处理，将脉冲转变成用电量后再予以输出。 1.2智能电能表特点 1.功耗，智能电能表搭载了优质的电子元件，表的功耗基本上都在0.6w～0.7w。有些集中式电能表，其到户功率并不是很大。一个感应式电能表，它的功耗已经低到1.7w。 2.精度，显示误差上，2.0级电子式电能基本上是5%～400%，误差结果不超过±2%。现行选择的均为1.0级，其误差相对更小。 3.过载、工频范围，过载倍数上，本文提及的智能电能表可以达到6～8倍，它的量程明显够宽。如果一只表倍率达到8～10倍，用户也会更为喜欢，有些还将接近20倍。考虑到它的工作频率非常宽，达到40HZ～1000HZ。针对那些感应式电能表，过载倍数同样接近于4倍，频率则基本上只有45～55HZ。 4.功能，智能电能表选取了电子技术，根据通信协议能够和计算机之间完成联网。利用编程软件，控制应用硬件。故而，智能电表的体积并不是很大，允许远传控制（抄表也可以是断送电）、对恶性负载进行辨识、预先付费，也可以反窃电。同时，用户也可以修改软件参数，适应基本的控制需求。上述功能，从前的感应式电能表根本没有办法实现。 2智能电能表在电网中的具体应用 2.1计量电能功能 通常而言，电能表首要的功能在于电能计量。和人类平时选择的传统电表不同，我们这里的智能电能表不仅能够计量电能，还能够自由编程、自动存储和带记忆等多项不同的功能，控制电能质量，也可以对店家费率进行自如转换。
学号： 密级： 本科毕业论文 基于单片机的数字电能表设计 院系名称： 专业名称：电气工程及其自动化 学生姓名： 指导老师：
郑重声明 本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：
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摘要 随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能 更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。 数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。 本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成
北方工业大学 本科毕业设计（论文）开题报告书 题目：基于直方图差值比较方法的人脸识别系统指导教师： 专业班级： 学号： 姓名： 日期：2013年3月20日
一、选题的目的、意义 近些年来，有关人脸的处理已受到广大研究人员越来越多的重视，如人脸识别、人脸定位、面部表情识别、人脸跟踪等。人脸处理系统在安全系统的身份认证、智能人机接口、图像监控、视频检索等领域有着广泛的应用前景。 此外在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战性外，还其有许多潜在的应用前景，利用人脸图像来进行身份验证，可以不与目标相接触就取得样本图像，而其它的身份验证手段，如指纹、眼睛虹膜等必须通过与目标接触或相当接近来取得样木，在某些场合，这些识别手段就会有不便之处。
智能电表制造数据采集系统的原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——智能电表制造数据采集系统。该专利由灏翰创科有限公司申请，并于2017年12月26日获得授权公告。 内容说明本发明涉及电表生产管理领域技术，尤其是指一种智能电表制造数据采集系统。发明背景随着物联网技术的发展，二维码技术在产品流通过程中对产品的跟踪管理覆盖面也越来越广泛，但是目前的技术仍然存在不足之处：企业的各个部门通常只对独自掌控范围的产品进行流通跟踪，只要产品脱离相关负责部门的掌控范围，流通到市场，甚至是消费者手中，企业对该产品的去向便一无所知，消费者对该产品的整个生产制作、维修、测试数据也一无所知，并且在产品的售后管理上普遍存找维修人员困难、维修周期长等问题。在智能电表制造生产的过程也是如此，因此，创建一个能够有效地管理智能电表制造的平台，使零配件从设计、安装调试、出入库、销售到维修等阶段的相关信息都能够进行跟踪和追溯，较好地满足企业对工业制造的运营和管理。通过发明和建立这样一个平台，对于企业的提升和整个装备制造业的稳定发展都将有着异常积极的意义。 发明内容本发明针对现有技术存在的缺失，提供一种智能电表制造数据采集系统，用于物料追溯，电表质量数据查询，客户服务，并为电表设计持续改进提供数据库。 为实现上述目的，本发明采用如下技术解决方案：一种智能电表制造数据采集系统，包括云服务器、ERP系统服务器和智能电表生产制作过程的多台PCB终端机，ERP系统服务器及各台PC终端机均与云服务器连接形成广域网通讯，ERP系统服务器与各台PC终端机连接形成局域网通讯；多台PCB终端机包括制造工单管理PC终端；物料发料管理PC 终端，其配备有标签打印机和物料批号扫描枪；电表系列号管理PC终端，其配备有电表铭牌和二维码打印机；应用于不同检测工序的多台电表测试PC终端，各台电表测试PC 终端均配备有各自的测试设备和检测工位二维码扫描枪；电表计量校准PC终端，其配备有计量校准用的测试设备和计量校准工位二维码扫描枪；电表包装PC终端，其配备有包装工位二维码扫描枪；电表修理数据管理PC终端，其配备有修理工位二维码扫描枪。
1.设计主要内容及要求； 设计一个多功能数字电压表。 要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）数字电压表软件设计。 3）要求能够测量并显示直流电压、交流电压，测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排；
中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势，许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计，尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来，随着大规模集成电路的发展，有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用，它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能，数字，电压表，仪器仪表
电量测量仪表的设计与 实现本科毕业设计 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
电量测量仪表的设计与实现 摘要 随着电力系统的快速发展,电网容量不断增大,结构日趋复杂,电力系统中实时监控,调度的自动化显得尤为重要,而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节,如何快速准确地采集系统中各元件的电参数(电压,电流, 功率,功率因数等)是实现电力系统自动化的一个重要因素。 本文介绍了一种三相多功能电量测量系统设计方案。该方案以AT89C51单片机为处理器，利用多功能芯片ADE7878对交流信号采样和计算，可实时测量并显示三相电压、三相电流、功率及功率因数，具体描述了ADE7878芯片的性能和内部工作原理，着重介绍了系统的软件设计。 关键词：单片机电量测量 ADE7878 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF ELECTRICITY MEASURING INSTRUMENTS Abstract With the rapid development of power system, power grid capacity is increasing, and the structure is becoming more complex, real-time monitoring and scheduling of power system automation is particularly important, and the date acquisition of power parameters is an important part of automated, how to quickly and accurately capture the electrical parameters (voltage, current, power, power factor, etc) of various components of the system is an important factor for power system automation. This article describes the design of a multifunctional three-phase power measurement system. the program use the AT89C52 microcontroller as the processor, and use the multi-functional chip ADE7878 to sampling and calculation the AC signal, it can real-time measurement and display the three-phase voltage, three-phase current, power and power factor. Specifically describes the performance and the internal working principle of ADE7878 chip, focuses on the software design of the system. KEY WORDS microcontroller measurement of electricity ADE7878
电子科技大学 数字图像处理课程设计 课题名称数字图像处理 院（系）通信与信息工程学院 专业通信工程 姓名 学号 起讫日期 指导教师
2015年12月15日 目录 摘要： (03) 课题一：图像的灰度级分辨率调整 (04) 课题二：噪声的叠加与频域低通滤波器应用 (06) 课题三：顶帽变换在图像阴影校正方面的应用 (13) 课题四：利用Hough变换检测图像中的直线 (15) 课题五：图像的阈值分割操作及区域属性 (20) 课题六：基于MATLAB?的GUI程序设计 (23)
结束语： (36) 参考文献： (37)
基于MATLAB?的数字图像处理课题设计 摘要 本文首先对数字图像处理的相关定义、概念、算法与常用变换进行了介绍；并通过七个课题实例，借助MATLAB?的图像处理工具箱（Computer Vision System Toolbox）对这些案例逐一实现，包括图像的灰度值调整、图像噪声的叠加、频域低通滤波器、阈值分割、Hough变换等，常用的图像变化与处理；然后通过MATLAB?的GUI程序设计，对部分功能进行模块化整合，设计出了数字图像处理的简易软件；最后给出了软件的帮助文件以及该简易程序的系统结构和m代码。 关键词：灰度值调整噪声图像变换 MATLAB? GUI设计
课题一：图像的灰度级分辨率调整 设计要求： 128,64,32,16,8,4,2，并在同一个figure窗将图像的灰度级分辨率调整至{} 口上将它们显示出来。 设计思路： 灰度级分辨率又称色阶，是指图像中可分辨的灰度级的数目，它与存储灰度级别所使用的数据类型有关。由于灰度级度量的是投射到传感器上的光辐射值的强度，所以灰度级分辨率又称为辐射计量分辨率。随着图像灰度级分辨率的的逐渐降低，图像中所包含的颜色数目将变得越来越少，从而在颜色维度造成图像信息量的退化。 MATLAB?提供了histeq函数用于图像灰度值的改变，调用格式如下： J = histeq(I,n) 其中J为变换后的图像，I为输入图像，n为变换的灰度值。依次改变n的值为 128、64、32、16、8、4、2 就可以得到灰度值分辨率为128、64、32、16、8、4、2 的输出图像。利用MATLAB?的subplot命令可以将不同灰度的图像放在同一个figure中方便对比。 课题实现： 该思路的MATLAB?源代码如下： in_photo=imread('lena.bmp'); %读入图片“lena.bmp”，位置在matlab当前工作区路径下D:\TempProject\Matlab\Works for i = [128,64,32,16,8,4,2] syms(['out_photo',num2str(i)]); %利用for循环定义7个变量，作为不同灰度值分辨率的输出变量 eval(['out_photo',num2str(i), '=histeq(in_photo,i)',';']); %histeq函数用于改变图像灰度值，用eval函数给变量循环赋值
毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月
摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection
嵌入式课程设计报告 学院信息电子技术 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2017年07月01日
基于ARM9的人脸识别系统 一、引言 人脸识别背景和意义 人脸识别系统的研究始于20世纪60年代，80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度；“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现了弱人工智能向强人工智能的转化语音识别、体形识别等，而指纹识别、虹膜识别等都不具有自然性，因为人类或者其他生物并不通过此类生物特征区别个体。 人脸识别具有这方面的特点，它完全利用可见光获取人脸图像信息，而不同于指纹识别或者虹膜识别，需要利用电子压力传感器采集指纹，或者利用红外线采集虹膜图像，这些特殊的采集方式很容易被人察觉，从而更有可能被伪装欺骗。 二、系统设计 1、硬件电路设计 （1）ARM9处理器 本系统所采用的硬件平台是天嵌公司的TQ2440开发板，该开发板的微处理器采用基于ARM920T内核的S3C2440芯片。 ARM9对比ARM7的优势：虽然ARM7和ARM9内核架构相同，但ARM7处理器采用3级流水线的冯·诺伊曼结构，而ARM9采用5级流水线的哈佛结构。增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9则至少在200MHz 以上。指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。对于采用最高级的语言，一般来说，性能的提高在30%左右。ARM7一般没有MMU(内存管理单元），（ARM720T有MMU）。 （2）液晶显示屏 为显示摄像头当前采集图像的预览，系统采用三星的320x240像素的液晶屏，大小为206.68cm。该液晶显示屏的每个像素深度为2bit，采用RGB565色彩空间。 （3）摄像头 摄像头采用市场上常见的网眼2000摄像头,内部是含CMOS传感器的OV511+芯片。CMOS传感器采用感光元件作为影像捕获的基本手段,核心是1个感光二极
一、设计题目：简易数字电压表的设计 二、设计目的 自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是使学生通过“简易数字电压表的设计”的设计过程，综合所学课程，掌握目前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 三、设计任务及要求 设计电压表并实现简单测量。具有以下基本功能： ⑴可以测量0~5V的8路输入电压值； ⑵可在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示； ⑶测量最小分辨率为0.019V； ⑷.测量误差约为±0.02V； ⑸带有一定的扩展功能； 目录 第一章摘要 (4) 第二章智能仪表目前的发展状况 (4) 第三章设计目的 (6) 第四章设计要求 (6) 第五章设计方案与比较论证 (6) 5.1 单片机电路设计 (6) 5.2 电源方案 (8) 5.3 显示方案 (9) 5.4 A/D采样方案 (10) 5.5串口通讯方案 (12) 5.7 高压，短路报警 (14) 5.8 键盘 (14) 第六章方案设计 (15) 6.1 硬件设计 (15)
6.2 软件设计 (16) 第七章性能测试 (18) 电压测试 (18) 第八章结果分析 (19) 第九章设计体会 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 元器件清单 (20) 程序清单 (20) 第一章摘要 本报告介绍了基于AT89S52单片机为核心的、以AD0809数模转换芯片采样、以1602液晶屏显示的具有电压测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能要求之上扩展了串口通讯、时钟功能、高压报警、短路测试、电阻测量、交流电压峰峰值和周期测试等功能，使系统达到了良好的设计效果和要求。 关键词：AT89S52单片机模数转换液晶显示扩展功能 ABSTRACT：The report describes the AT89S52 based on the microcontroller as the core, AD0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 LCD display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. In achieving functional requirements based upon the expansion of serial communications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, AC voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements. Keywords : AT89S52 SCM analog-to-digital conversion functions LCD expansion 第二章智能仪表目前发展状况 在自动化控制系统中，仪器仪表作为其构成元素，它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新阶段，自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展，以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展，关注仪器仪表装置
毕业设计 设计题目单相电能表的设计与实现 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 院系名称计算机与信息学院
2015 年月日 目录No table of contents entries found. 单相电能表的设计与实现 摘要：随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越大。但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短，已经不 足以满足人们的需求，所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电 能表就成为一种必然趋势。 本文主要是基于芯片ADE7755设计的一种针对于普通家庭用户使用的电子式单相电能表。该设计采用高精度电能计量芯片ADE7755来计量用电量，并使用51单片机来控制整个电路。通过电流、电压的信号采集，数模转换，功率计算，带掉电存储和显示等硬件设计，并结合软件编程实现了电能表的正常工作。本文主要介绍了电能表的工作原理，电能计量模块，显示模块，数据存储模块，以及软件设计模块。所设计的数字化单相电能表具有成本低廉、结构简单、性能可靠、计量精准等优点，具有一定的实用价值和推广价值。 关键词：ADE7755；电能表；单片机
Design and implementation of single-phase energy meter Abstract: With the rapid development of China's economy in recent years, technology, business and household demand for electricity is growing. But the traditional mechanical meter single billing, measurement error is large, short-lived, it has been insufficient to meet people's needs, so the development of a long-life, multi-function electronic metering precise electrical energy meter has become an inevitable trend . This article is based on a chip designed for electronic ADE7755 single-phase energy meter for ordinary home users. The design uses a high-precision chip ADE7755 energy metering to measure electricity consumption and use 51 microcontroller to control the entire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital to analog conversion, power calculation, with power storage and display hardware design, combined with software programming work to achieve a normal meter. This paper describes the working principle of electric energy meter, energy metering module, display module, data storage module, and software design module. Designed
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
数字图像课程设计简单数字图像处理系统 function varargout = untitled(varargin) % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @untitled_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @untitled_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end % End initialization code - DO NOT EDIT % --- Executes just before untitled is made visible. function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) %界面初始化函数 setappdata,'I',0); % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to untitled (see VARARGIN) % Choose default command line output for untitled = hObject;
智能电表数据采集研究 摘要：为克服农网地区低压供电半径长、环境复杂、线路干扰大的不利影响，凭借技术创新，优化集中器的自动路由寻址程序，利用示波器寻找干扰源，通过定时投切控制装置隔离重大干扰源；管理措施方面，通过精益生产管理理念，加快安装速度、提高安装工艺水平、减少后期维护，实现抄到率班组级同业日对标管理；注重流程化和全过程管理，优化管理流程和业务流程，进而全面提升智能电表数据采集管理水平。 关键词：智能电表；数据采集；数据分析 Abstract: In order to overcome the rural network area radius of the low voltage power supply, the complex environment and the line interference, by virtue of technological innovation, to optimize the concentrator automatic routing addressing procedures, use an oscilloscope to find the source of interference, through the regular switching control device isolation major sources of interference; in management measures, through lean manufacturing management concepts to speed installation and improve the installation process level, reducing the post-maintenance, to achieve the copying rate team level with the industry standard management; focus on processes and process management to optimize the management and business processes, enhance overall smart meter data collection and management level.Key words: smart meters; data acquisition; data analysis 中图分类号：TB381 文献标识码：A 文章编号： 为进一步深化营销管理，大力加强营销工作的基础建设，努力提高智能电表数据采集管理水平，实现营销管理的集约化、专业化、精益化和规范化的管理模式，本文对智能电表数据采集进行了研究分析，论述了如何凭借专业技术知识和现场勘查经验，及时准确辨识其影响因素并找出对应的解决方法。 一、智能电表数据采集原理 用电信息采集系统是由服务器、前置机、集中器、采集器、电能表等硬件设备，和链接这些硬件的软件系统，以及使用、维护这些硬件、软件的专业人员组成的有机整体。用电信息采集系统工作原理结构图如下：
数字图像处理系统论文
毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月
摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection
智能电表数据集中采集器的分析 【摘要】本文对智能电表数据集中采集器进行了分析。总结了当前数据集中采集器的特点，设计了智能电表数据集中采集器的总体功能、硬件及软件。 【关键词】智能电表数据采集硬件设计功能 “十一五”期间，我国经济和社会得到了高速的发展，人民生活质量不断提高，我国电力行业也在逐步推进市场化的进程，电力企业市场化的经营模式逐渐形成，城乡电网改造工程逐步实施，1户1表的政策得到了深入的贯彻执行，特别是近几年智能电网的发展，在配电网中广泛应用智能电表代替传统的电表。智能电表中核心的部件是其数据集中采集器，其主要实现了对电网中数据的有效采集及传输功能，为智能用电及智能配电网的建设奠定了基础。本文对智能电表数据集中采集器进行了分析。 1 当前的集中采集器综述 当前智能电表中的抄录系统主要是由3部分构成的，即数据集中采集模块，微机管理系统和数据集中器。其中集中器主要实现了对上下设备的数据汇总和分配，并且能够实现对电能表智能控制命令传输的作用，有利于电能采集数据的集中。 当前智能电表的数据集中器主要是利用上行的通道对远程系统所发出的命令进行接收，并能够实现有效动作的执行。其能够预先设定好的参数向通信服务器实现连接，这样就能够对电能采集信息进行传输，利用下行的数据通道可以完成数据的发送，综合上行和下行数据传输即可实现对智能电表的综合控制。通过以上分析我们可以看出，集中采集器能够有效实现数据采集命令的控制，并能够实现对智能电表所发出的数据进行存储的功能。 2 集中器功能总体设计 对智能电表数据集中器进行总体设计主要是利用其所对应的下行设备来支持645数据传输规约来实现的。其可采用RS-485总线规约进行通信，并依据645数据规约来实现数据的有效传输，相比与传统的智能电表数据采集器，本数据集中采集器具有以下功能： （1）自动查找智能电表功能：在相关的应用地点安装数据集中器后，系统可进行具体的参数配置：首先对智能电表进行自动查找，自动地通过下行通道来发出找表的相关指令，且能够实现接收数据的自动分析。如果经过分析其接收的智能电表地址是正确的，则系统将对智能电表的地址进行存储。数据集中器的这项功能实现了智能电表地址的有效查找和分析，不但节约了时间，而且更具经济性和实用性，有利于提高系统的整体效率。