基于FPGA的路面裂纹采集与检测系统设计

发布时间：2017-07-18 08:20

  本文关键词：基于FPGA的路面裂纹采集与检测系统设计

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【摘要】：公路仍然是当今世界主要的运输方式,大到关乎一个国家的经济发展,小到关乎一个人的出行生活。而道路的养护,尤其是对路面裂纹的查找修复就成为了一个不小的工程。人们已经在路面裂纹自动检测设备方面做了不少的研究设计工作,但是这些设备因为高额的成本,所以难以得到广泛的推广。本论文设计的基于FPGA路面裂纹采集与检测系统将图像采集、GPS定位、图像处理等集成到一块核心板卡上,并且有目的性的存储裂纹图像数据,使得整个系统在具备很好的图像采集精度的同时,还具有硬件体积小、成本低的优点。本论文的主要设计内容包括:1.基于FPGA的集成板卡系统的设计研究。分别对构成集成板卡系统的图像采功能模块、GPS定位功能模块、缓存功能模块进行相应的驱动时序、硬件联接原理以及Verilog代码的设计。2.图像处理子模块中的硬件位级中值滤波算子子模块和图像边缘检测Sobel算法子模块的研究设计。通过对原有硬件位级中值滤波算子的研究改进,实现了硬件位级中值滤波算子的逻辑电路设计以及硬件位级中值滤波算子子模块Verliog代码;在学习Sobel算法的数学原理和借鉴已有文献的基础上,实现Sobel算法梯度算子的Verilog代码设计。3.路面裂纹的模式识别的设计。通过采用BP神经网络算法,来构建裂纹识别分类器;通过图像投影,对裂纹二值化图像特征参数的提取;设计裂纹识别分类器的训练流程。
【关键词】：FPGA 图像处理 Verilog HDL 模式识别
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U418.6;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 路面裂纹检测系统的研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究进展11-13
• 1.2.2 国内研究进展13
• 1.3 课题的来源及研究内容13-15
• 1.3.1 课题来源13
• 1.3.2 课题的主要研究内容13-15
• 第2章 基于FPGA路面裂纹采集与检测系统的构成15-40
• 2.1 基于FPGA的集成板卡系统16
• 2.2 补光系统16
• 2.3 电源系统16
• 2.4 基于FPGA路面裂纹采集与检测系统工作原理16-17
• 2.5 线阵CCD图像采集传感器数据控制接收子模块设计17-27
• 2.5.1 转移脉冲（SH）时序的实现18-19
• 2.5.2 复位脉冲（RS）的实现19
• 2.5.3 ∮1 和∮2 双相驱动时钟的实现19-21
• 2.5.4 AD转换芯片控制21-26
• 2.5.5 线阵CCD成像分析26-27
• 2.6 GPS定位数据控制接收子模块设计27-38
• 2.6.1 串口接收rx模块29-31
• 2.6.2 数据处理模块31-32
• 2.6.3 串口发送tx模块32-35
• 2.6.4 双RAM缓存结构设计35-38
• 2.7 图像处理模块38-39
• 2.8 本章小结39-40
• 第3章 位级中值滤波硬件算法子模块40-48
• 3.1 位级中值滤波原理40
• 3.2 改进型位级中值滤波硬件算子设计40-44
• 3.2.1 数据流处理模块的改进设计40-42
• 3.2.2 统计大部分数模块改进设计42-43
• 3.2.3 统计大部分数模块改进设计的硬件实现43-44
• 3.3 构造 3~*3 模板改进型位级中值滤波器44-47
• 3.3.1 3~*3 模板生成模块44-45
• 3.3.2 3~*3 滤波窗口位宽输入的改进型位级中值滤波模块45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 图像边缘检测Sobel算子模块48-57
• 4.1 Sobel图像边缘检测算法48-50
• 4.2 Sobel算法的Verilog代码设计50-56
• 4.2.1 3~*3 水平梯度算子模板和 3~*3 垂直梯度算子模板的设计51-53
• 4.2.2 方均根运算模块设计53-54
• 4.2.3 适当阀值比较模块设计54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 路面裂纹模式识别57-63
• 5.1 模式识别57
• 5.2 模式识别的方法57-59
• 5.3 路面裂纹图像的特征参数59-61
• 5.4 路面裂纹识别分类器61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68

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本文编号：556794