在鋼鐵制造工業(yè)中，高溫熔化狀態(tài)鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題，鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產(chǎn)品，鋼渣本身會直接降低鑄坯質(zhì)量進而影響生產(chǎn)出的鋼材質(zhì)量，另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產(chǎn)連續(xù)性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產(chǎn)實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中，保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調(diào)研了國內(nèi)外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后，提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統(tǒng)的解決方案，并搭建了系統(tǒng)的原型：硬件系統(tǒng)平臺以紅外熱像探測器為系統(tǒng)的傳感器，以ARM7嵌入式微處理器與DSP數(shù)字信號處理器為系統(tǒng)運算處理核心；軟件系統(tǒng)平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)構建的嵌入式應用程序，以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統(tǒng)設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統(tǒng)自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態(tài)、量化鋼渣含量等特點，能夠協(xié)助現(xiàn)場工作人員檢測和判斷下渣，有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先，介紹了課題研究的背景，明確了研究對象，分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題，調(diào)研了現(xiàn)有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間： 2013-05-25
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現(xiàn)階段，中國的自動售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動服務的核心部件，基于單片機的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。 本文對基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的各個方面進行了研究。研究表明，紙幣識別系統(tǒng)要求能滿足硬實時性，但uClinux操作系統(tǒng)的實時性不強。由于uClinux功能強大，免費且資源豐富，如能成功改進本紙幣識別系統(tǒng)的實時性，紙幣識別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢，所以對實時性進行改進將非常有意義。 在本紙幣識別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對實時性要求很高，需要滿足硬實時的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實時性的要求，將是本紙幣識別系統(tǒng)能否很好工作的關鍵所在。通過對當前多種uClinux實時性改進方案進行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的實時性改進方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產(chǎn)生的反饋信號生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實現(xiàn)對紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對硬件中斷的反應速度，避開uClinux對中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個單獨的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實時的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標簽： uClinux ARM 識別系統(tǒng) 實時性
上傳時間： 2013-05-24
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摘要:"紅外弱小目標檢測"是紅外搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外雷達預警系統(tǒng)、紅外成像跟蹤系統(tǒng)的核心技術,因此紅外小目標的檢測是當前一項重要的研究課題.目前的發(fā)展方向是研究運算量小、性能高、利于硬件實時實現(xiàn)的檢測和跟蹤算法.該文在前人研究的基礎上,著重研究了Marr視覺計算理論在紅外小目標檢測技術中的應用.從Marr算法的理論基礎——高斯平滑濾波器與拉普拉斯算子的相關知識以及Marr的計算視覺理論基礎開始,進行了 2G(Laplacian of Gaussian,高斯—拉普拉斯)濾波器、LoG(Laplacian ofGaussian,高斯—拉普拉斯)模板以及 2G濾波器在人類視覺、邊緣檢測、邊緣處理的物理意義以及神經(jīng)生理學意義方面的分析討論,提出了易于FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)的基于Marr計算視覺的紅外圖像小目標檢測方法.該方法可根據(jù)目標大小自動設計檢測模板,在濾除不相關的噪聲的同時又保留閉合的目標邊緣,從而檢測出目標.將該方法用FPGA實現(xiàn),滿足了檢測過程中的實時性.考慮到工程中的應用,該文對該方法在FPGA中的具體實現(xiàn)給出了設計總體思路和詳細流程.由于FPGA具有對圖像數(shù)據(jù)的實時處理能力,而且該算法在FPGA中的具體實現(xiàn)中對資源的合理使用進行了綜合考慮,因此該算法能夠?qū)崟r、有效地實現(xiàn)目標檢測.并在此基礎上對小目標的檢測研究前景進行展望.
上傳時間： 2013-07-04
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雙基地合成孔徑雷達(簡稱雙基地SAR或Bistatic SAR)是一種新的成像雷達，也是當今SAR技術的一個發(fā)展方向，在軍用及民用領域都具有良好的應用前景，近年來成為研究的熱點。本文則側重于研究雙基地SAR的距離一多普勒(R-D)成像算法的實現(xiàn)。 在雙基地SAR系統(tǒng)及成像算法的研究方面，推導了雙基地SAR的系統(tǒng)分辨特性及雷達方程，分析了主要系統(tǒng)參數(shù)之間的約束關系。針對正側視機載雙基地SAR系統(tǒng)，本文對距離一多普勒算法進行了推廣。最后得到點目標的仿真結果。 在成像算法的FPGA實現(xiàn)上，在System Generator環(huán)境下對算法進行定點仿真。完成距離一多普勒成像算法的硬件實現(xiàn)，其中包括了FFT快速傅立葉變換、硬件乘法器、：Rocket I/O接口設計、DCM數(shù)字時鐘管理等主要部分。針對硬件實現(xiàn)的特點，對算法的部分運算進行了簡化。 為了對算法實現(xiàn)進行驗證，設計開發(fā)了該算法的硬件測試平臺。主要基于ML310評估板上XC2VP30芯片中嵌入的Power PC 405，完成其硬件部分的設計，主要包括了Aurora協(xié)議接口、RS-232串行接口、DDR RAM接口以及其它如中斷、時鐘等部分。
上傳時間： 2013-07-26
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術，以較高編碼效率和網(wǎng)絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標，作者負責系統(tǒng)架構設計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復雜度的評估，算法特點的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構。DSP充當核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復雜耗時的模塊一運動估計模塊，設計相應的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預測采用了可變塊尺寸的運動估計，同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預測，可以改善運動補償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復雜度，因此需要設計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設計與實現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設計中，將多處理器技術和流水線技術相結合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結構以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
上傳時間： 2013-07-24
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光斑質(zhì)心檢測系統(tǒng)是APT精跟蹤伺服系統(tǒng)的關鍵技術之一，目前的光斑檢測系統(tǒng)大多是基于PC機的，存在著高速實時性、穩(wěn)定性問題。在總結各種檢測算法的基礎上，本文提出了基于FPGA的圖像處理算法，實現(xiàn)了激光光斑中心的高速實時檢測。 文中主要采用3×3窗口模塊和自適應閾值模塊，先對CCD輸入數(shù)據(jù)進行處理，判斷光斑的范圍，然后再運用光斑的質(zhì)心算法對光斑所占的像元進行運算，得出光斑位置的脫靶量，最后用VGA格式將圖像顯示在LCD上。本文達到了的3000幀/s的脫靶量幀速，精度為2urad的技術指標，實現(xiàn)了高速率、高精度的精跟蹤要求。
標簽： 實時圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實際應用，研究了相應的圖像處理算法，為使其實時實現(xiàn)，本文對算法基于FPGA的高效硬件實現(xiàn)進行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結構進行了分析，敘述了相應的驅(qū)動電路設計原理和相關模擬電路的處理技術。然后，以本文設計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運行平臺，針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強算法的實時實現(xiàn)技術。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實現(xiàn)技術，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強算法作為重點，引入了一種易于FPGA實現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號，實時地顯示在監(jiān)視器上。實驗結果表明，本文設計的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實時處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時間： 2013-07-02
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結構與現(xiàn)場可編程的特性結合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設計(DFT)問題。可測性設計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術和邊界掃描測試的相關理論與方法進行了詳細的探討，給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數(shù)學描述和數(shù)學模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進行了對比，進而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進思想，并且比較了改進前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術的自適應完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應完備診斷的思想對原有自適應診斷算法的性能進行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應診斷算法中，使改進后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標，在緊湊性指標與測試復雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
上傳時間： 2013-06-30
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圖像增強技術是數(shù)字圖像處理領域中的一項重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應用領域的不斷擴大，快速、實時圖像處理技術成為研究的熱點。超大規(guī)模集成電路技術的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術提供了硬件基礎，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構和基于查找表的獨特結構等優(yōu)點使得在數(shù)字信號處理領域的應用持續(xù)上升。國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術研究主要是針對空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對像素灰度值進行運算處理，算法簡單并且存在并行性，非常適合于用硬件實現(xiàn)。FPGA可以靈活地實現(xiàn)并行、實時處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)采用SOPC技術，完成圖像增強處理。文中給出了系統(tǒng)設計思路，并分析了該系統(tǒng)的結構及功能實現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實現(xiàn)過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設計方法構造圖像增強處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述，并進行設計優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進行板級調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設計，重點設計實現(xiàn)了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊，并對中值濾波器進行了改進設計實現(xiàn)，采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。
上傳時間： 2013-06-16
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隨著多媒體編碼技術的發(fā)展，視頻壓縮標準在很多領域都得到了成功應用，如視頻會議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機頂盒(MPEG-2)等等，而網(wǎng)絡帶寬的不斷提升和高效視頻壓縮技術的發(fā)展使人們逐漸把關注的焦點轉(zhuǎn)移到了寬帶網(wǎng)絡數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務上來。帶寬的增加為流式媒體的發(fā)展鋪平了道路，而高效的視頻壓縮標準的出臺則是流媒體技術發(fā)展的關鍵。H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會和國際標準化組織共同發(fā)展的下一代視頻壓縮標準之一。新標準中采用了新的視頻壓縮技術，如多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數(shù)DCT變換、變塊尺寸運動補償、基于上下文的二元算術編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等，這些技術的采用大大提高了視頻壓縮的效率，更有利于寬帶網(wǎng)絡數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務的實現(xiàn)。 本文主要根據(jù)視頻會議應用的需要對JM8.6代碼進行優(yōu)化，目標是實現(xiàn)基于Baseline的低復雜度的CIF編碼器，并對部分功能模塊進行電路設計。在設計方法上采用自頂向下的設計方法，首先對H.264編碼器的C代碼和算法進行優(yōu)化，并對優(yōu)化后的結果進行測試比較，結果顯示在圖像質(zhì)量沒有明顯降低的情況下，H.264編碼器編碼CIF格式視頻每秒達到15幀以上，滿足了視頻會議應用的實時性要求。然后，以C模型為參考對H.264編碼器的部分功能模塊電路進行設計。采用Verilog HDL實現(xiàn)了這些模塊，并在Quartus Ⅱ中進行了綜合、仿真、驗證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設計，詳細說明模塊的工作原理和過程，然后進行多組的仿真測試，結果與C模型相應部分的結果一致，證明了設計的正確性。
上傳時間： 2013-06-11
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