基于嵌入式GPU的实时精准印花系统软件研发

发布时间：2022-05-10 20:24

　　传统的数码印刷直接将图案喷印在织物上,模式简单,但无法根据织物各向扭曲形变进行针对性的喷印,因此对于非平面的织物（如刺绣、蕾丝）存在套印不准的问题,导致高档纺织品的制作能力较差。其次,对于需要正反双面喷印的织物,其无法准确地在织物反面相同位置处进行喷印,导致个性化定制能力不高。因此,研发具有非平面织物喷印以及双面喷印功能的精准印花系统具有较高的工程应用价值。由此,本文研发了基于嵌入式GPU的实时精准印花系统软件。本系统软件采用模块化的设计思想,分为图像采集模块、图像配准纠正算法模块、通信模块、打印模块、日志模块五大部分。其中图像采集模块进行线阵相机图像的采集以及接收PC端的标准图像;图像配准纠正算法模块基于Shi&Tomasi算法和亚像素角点分别对采集图像和标准图像进行角点检测,并进行基于ORB特征描述子的暴力匹配,经过K-Means和RANSAC算法筛选后,利用TPS算法将标准图像纠正成最终的打印图像;通信模块通过TCP/IP、PCI-E、SPI、GPIO等方式实现系统内各硬件之间的通信;打印模块将接收的喷头喷印数据插值对齐后发送给FPGA,并通过FPGA控制喷头喷印;日志模... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非平面喷印系统
        1.2.2 图像拼接算法
        1.2.3 使用GPU实现图像算法并行优化
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文组织结构
第2章 相关技术介绍
    2.1 角点检测算法
        2.1.1 Moravec算法
        2.1.2 Harris & Stephens算法
        2.1.3 Shi & Tomasi算法
        2.1.4 亚像素角点检测算法
    2.2 特征匹配及匹配点对筛选算法
        2.2.1 常见样本距离计算方法
        2.2.2 暴力匹配法
        2.2.3 RANSAC算法
    2.3 TPS变换模型
    2.4 本章小结
第3章 系统总体方案
    3.1 系统需求分析
    3.2 系统硬件框架
    3.3 系统软件框架
    3.4 本章小结
第4章 系统软件详细设计
    4.1 图像采集模块
        4.1.1 线阵相机实际图像采集
        4.1.2 接收PC端传输的标准图像
    4.2 图像配准纠正算法模块
    4.3 通信模块
        4.3.1 Tegra X1处理器与PC端的通信
        4.3.2 TegraX1处理器与FPGA的通信
    4.4 打印模块
    4.5 日志模块
    4.6 本章小结
第5章 图像配准纠正算法研发
    5.1 图像预处理
        5.1.1 基于高斯滤波的图像降噪算法
        5.1.2 基于高斯金字塔的降采样算法
        5.1.3 图像初始位置匹配
        5.1.4 图像分块
    5.2 基于Shi & Tomasi算法和亚像素角点的角点检测算法
        5.2.1 Shi & Tomasi角点检测算法
        5.2.2 亚像素角点检测
    5.3 基于K-Means聚类算法和RANSAC算法的暴力特征匹配及匹配点对筛选
        5.3.1 基于ORB特征描述子的暴力匹配法
        5.3.2 K-Means聚类算法
        5.3.3 RANSAC算法
    5.4 基于TPS算法的图像变换
    5.5 图像拼接
    5.6 基于嵌入式GPU的算法并行优化
        5.6.1 图像降噪的并行优化
        5.6.2 角点检测的并行优化
    5.7 本章小结
第6章 系统测试与结果
    6.1 测试概要
        6.1.1 测试环境
        6.1.2 测试内容
    6.2 测试方案和结果
        6.2.1 功能测试
        6.2.2 性能测试
    6.3 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进的快速Shi-Tomasi特征点检测算法的图像拼接算法[J]. 黄远征,尹春丽,刘波,韩鸣晓,陈敏,张鼎瑞,梁庆华.  机械设计与研究. 2018(04)
[2]数码喷墨印花技术研究现状及发展趋势[J]. 陶荣静,蔡雨杭,郭荣辉.  纺织科学与工程学报. 2018(03)
[3]一种街景全景生成的改进算法[J]. 任静,姚剑,董颖青,李礼,张熠.  计算机工程与应用. 2017(06)
[4]图像的角点检测研究综述[J]. 章为川,孔祥楠,宋文.  电子学报. 2015(11)
[5]数码印花仿真刺绣的立体效果[J]. 梁惠娥,曹海青,王蕾.  丝绸. 2012(09)
[6]Moravec和Harris角点检测方法比较研究[J]. 卢瑜,郝兴文,王永俊.  计算机技术与发展. 2011(06)
[7]薄板样条函数在空间数据插值中的应用[J]. 杜国明,贾良文.  计算机工程与应用. 2009(36)
[8]薄板样条函数逐次增加节点的算法[J]. 孙海燕,黄胜.  测绘工程. 2006(03)
[9]摄像机标定中亚像素级角点检测算法[J]. 梁志敏,高洪明,王志江,吴林.  焊接学报. 2006(02)
[10]一种图像自动拼接的快速算法[J]. 侯舒维,郭宝龙.  计算机工程. 2005(15)

博士论文
[1]数码印花精准叠印系统及关键技术研究[D]. 任津雄.浙江大学 2018

硕士论文
[1]基于嵌入式GPU的数码印花缺陷检测算法研发[D]. 邓新.浙江大学 2018



本文编号：3652637