如何實(shí)現(xiàn)嵌入式機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)的研究說(shuō)明

　　隨著現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)各種設(shè)備的智能化程度要求越來(lái)越高。作為信息最佳代表形式之一的視覺(jué)圖像及其處理已經(jīng)逐步成為眾多學(xué)科的融合點(diǎn)，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，為人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 視覺(jué)是人類信息的主要來(lái)源，隨著自動(dòng)控制技術(shù)及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，其基于機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)的研究占據(jù)越來(lái)越重要的地位。如果將機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)建立在嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上;形成基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)的控制系統(tǒng)，將極大地拓展機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用范圍，并可大幅度提高現(xiàn)有工業(yè)控制的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。 本文在機(jī)器視覺(jué)與嵌入式系統(tǒng)的交叉點(diǎn)選題，將機(jī)器視覺(jué)與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在研究基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)方面進(jìn)行一些探索，以拓展機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用范圍。本文首先介紹了課題的背景、研究目的及意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，提出了基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)的研究課題。并以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到智能尋跡小車的控制上。 論文以Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C8Q208為核心芯片，構(gòu)建基于FPGA的SOPC嵌入式硬件平臺(tái)，并以此平臺(tái)為基礎(chǔ)深入研究SOPC嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)方法，詳細(xì)測(cè)試和驗(yàn)證系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊和外圍模塊。同時(shí)以嵌入式處理器IP核NiosⅡ?yàn)楹诵?，設(shè)計(jì)出基于NiosⅡ的視覺(jué)控制軟件。在應(yīng)用中引入μc/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)，介紹了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μc/OS-Ⅱ的相關(guān)概念和移植方法，設(shè)計(jì)了相關(guān)底層軟件及軌跡圖像識(shí)別算法，將具體應(yīng)用程序劃分成多個(gè)任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)圖像的實(shí)時(shí)處理及小車的實(shí)時(shí)控制。 在本設(shè)計(jì)中，圖像采集部分利用SAA7111A視頻解碼芯片完成視頻信號(hào)的采集，利用FPGA完成復(fù)雜高速的邏輯控制及時(shí)序設(shè)計(jì)，將采集的數(shù)字視頻信號(hào)存儲(chǔ)在外擴(kuò)存儲(chǔ)器SRAM中，以供后續(xù)圖像處理。 在構(gòu)建NiosⅡCPU時(shí)，自定制了SRAM控制器、irda紅外接口、oc i2c接口、PWM接口和VGA顯示接口等相關(guān)外設(shè)組件，提供了必要的人機(jī)及控制接口，方便系統(tǒng)的控制及調(diào)試。