基于识别技术的环形生产线监控系统

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含E Z — U S B F X 3的 固件 、 P C端 的 U S B驱动程 序和 F P G A
内完成 预 处 理 , 随后 将 图像 写入 U S B控 制 器 的从 设 备
HF 0中 。F P G A实 时监 控 HF 0的状 态 , 在F I F O为 非 空
端的 U S B控 制器 。固件 为 P c和 F P G A提供通 信 HF 0,
U S B F X 3的 HF 0中。另外 , 可根据应用环境 的不同 , 采用
其他 的图像采集处理系统 一 J 。
通信 。
4 )F P G A采用的是 A h e r a公 司 C y c l o n e I I I 系 列 的
E P 3 C 4 0 F 4 8 4 C 6芯片 , 该 芯 片价格 低 廉 、 实 用 性 强。发挥

图 3 系 统硬 件 框 图
控制器 l

图5 系统 软件 框 图
1 )主 模块 : 完成 系 统 的初 始化 工 作 , 监听 E Z - U S B
关键 硬件介绍 :
F X 3芯片 的从设 备 F I F O状态 , 如有 P c端 传来 的数据 , 则
读 HF 0到 F P G A的数据接 收寄存器 内, 然后控制识 别模
U S B驱动程序提供 P c端读 写 HF 0的接 口函数 , U S B控
状态 时 , 读 出数据 , 然后利用写入 F P G A的 B P神经网络模
式 分类器实现 图像识别 , 并根据识别结果输出相 应的数字
制器提供 F P G A读写 F I F O所需 的控制信号 时序 、 数据 总 线和 时钟信号 。
算机 。
2 )定位模块 : 实现 图像 的定位采集 , 当机位下面 的射 频卡到达射频读 卡器接 收范 围时 , 读取射频卡 内写入 的机 位号 , 并开启摄像头捕捉仪表图像 。
3 )图像处理模块 : 对仪表 图片进行 预处理 和打包处 理, 具体过程 为 : 首先 , 对摄像头采集 的仪表图片进行边缘 检测 、 腐蚀 、 去小块 ; 然后 , 对识别区域定位 、 归一化并切割 成1 6× 2 0像素大小 的单 个数字 图片 , 再进行 图像灰度化 和二值化处理 , 如 图 6所 示为预处 理后 的单个 数字 图片 ;
2 系统 的硬 件 设 计
采用 C # 语 言编写 , 包括 图像处理模 块 、 定 本系统由图像采 集处 理模 块 、 识别 控制 模 块 以及 控 理和机位 定位 , 位模块和通信模块 的 P C端部分 。 制 响应模块组成 , 硬件框 图如 图 3所示 。
@ 图 像 采 集 处 理 模 块
块进行识别 。
1 )射频卡读卡器使用 S T C 8 9 C 5 4 R D+ 微处理芯片控 制P h i l i p s MF R C 5 0 0 射频 卡读 卡芯片 , 通过 F T 2 3 2 B L转接 芯 片实现与 P C的通信。本系统使 用 P C控 制读 卡器 , 通 过写非接触射频卡设 置机位 号 , 通过读非 接触射频 卡来定 位机位 。 2 )摄像头作为本 系统 的图像 采集设 备 , 采用 的是 国 内某厂 家 的 高清 U S B摄像 头 , 采 集 数 字 图像并 传 人 计
V怔 。 脚L 。 c 解恶
度显示设备为七段码数显仪表 , 所以本文构造 的是针对七 信 号以达 到控制外设的 目的。
段码数显仪表的监控 系统 。

图 2 七 段 码数 显 仪 表
图 4 软件 流 程 图
, I . 1 软件框 架
本 系统 的软件包括 F P G A 固件程序 和 P C程序 , 软件 框图如图 5所示 。其中 , F P G A固件程序是 软件 的核 心部 分, 采用 V e r i l o g H D L语言编写 , 实现 图像快速识别和识别 后的控制 , 包含主模块 、 识 别模块 、 控制 模块 、 异 常处 理模 块以及通信模块 的 F P G A端部分。P C程 序实现图像预处
3 )U S B控制器采用赛布拉斯的 E Z — U S B F X 3 新一代 U S B 3 . 0外设控制器 。本系统通过固件编程使用该芯片将 F P G A转 化 为 P C的 从 设 备 , 从 而实现 P C与 F P G 的标识 信息 , 将二值化 的 图像 和 标识信息封装成数 字 图片数据 包 , 并将 数据包 写入 E z —
芯 片的并行计算能力和数字信号逻辑控制 的灵活性 , 实现
快速识别和监控功能。
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图 6 预处 理 后 的 单个 数 字 图片
3 系统 的软 件设 计
本系统的软件流程如 图 4 所示 , 采集的 图像 在计算机
4 )通 信模块 : 在P C和 F P G A之间实现 U S B通信 , 包
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