多光谱物证分析仪的研究与实现

发布时间：2020-05-02 19:27

【摘要】：对于世界各国的警察局(法医鉴定、刑侦部门)和安全部门而言,常见的物证提取过程是:刑侦人员先对案发现场进行物证图像采集,然后分别对提取的物证图像进行划分归类、化学显形以及人工比对等操作,最后将符合条件的物证信息提取出来。这种纯手工提取物证的方式,主要存在破坏易损文件(古老文件)、操作繁琐(需要非常专业的人员)、效率较低、受主观因素影响大等缺点。针对这种传统物证提取方法存在的问题,本文设计出一款全自动化、高智能、多用途的多光谱物证分析仪,能够降低物证提取难度、提高工作效率、提高物证识别准确性。经实测结果可知,本仪器的输出单色图像分辨率为1200DPI,单色图像采集耗时仅为6.3秒,且能够实现指纹识别、伪钞或者假护照的辨别以及涂改、覆盖字迹辨别等功能,非常适合应用于物证提取领域。论文将从以下几个方面对仪器的设计过程进行分析:(1)深入研究CIS传感器的工作原理,结合物证分析中的相关技术知识,提出一种多光谱物证分析仪设计方案。经过大量的电气参数对比,选择最优的硬件平台设计方案;根据图像处理知识,选择简便、易操控的数据处理软件。(2)深入研究系统的总体设计方案,结合模拟、数字电路技术知识,完成了硬件系统的电路设计,包括FPGA主控电路、传感器驱动电路、A/D转换电路和数据存储与传输电路四部分,并对每部分进行功能介绍与电气性能参数分析。然后对各个模块进行软件驱动程序的编写,并对驱动的过程进行详细分析。(3)通过对图像处理技术和物证分析技术的深度挖掘,利用MATLAB软件编写图像特征提取算法和模式识别程序。其中特征提取方法由Gabor滤波算法实现,模式识别采用计算最小欧式距离完成。(4)通过对仪器的各项性能指标的测量,用来验证仪器工作过程中的可靠性以及稳定性。对仪器完成的各个功能进行实际测量,结果证明该仪器能有效提取和识别物证信息。
【图文】：

445ns/lineSIGSIG1SIG2SIG31 83 345634576913691210368图 4.4 传感器的时序图由图 4.4 可知，CLK 为传感器的工作时钟，时钟频率为 8MHz；SI 为 CIS 图像采集启动标志，有效时间大于两个时钟周期，且小于三个时钟周期；LEDr/g/b/ir/uv为选择并打开 LED 光源，有效时间需要保持445us 以上；CONT 设置传感器的采样分辨率，当 CONT=1 时，传感器的分辨率为1200DPI，否则为600DPI；SIG 为传感器的输出信号，包括 SIG1~SIG3 三通道，一次采样操作共计输出 10368 个数据，其中10204 个数据有效。由此可知，CIS 传感器的图像采集速度为 445us/线，有效数据输出速率为22.9Mbps。§4.2.3 驱动设计仿真根据传感器的驱动设计流程与理论分析，通过 FPGA 进行驱动程序编写，利用Modelsim 对其进行时序分析，即可完成传感器的驱动程序设计。其中 Modelsim 的仿真图如下：

当 CONT=1 时，传感器的分辨率为1200DPI，否则为600DPI；SIG 为传感器的输出信号，包括 SIG1~SIG3 三通道，一次采样操作共计输出 10368 个数据，其中10204 个数据有效。由此可知，，CIS 传感器的图像采集速度为 445us/线，有效数据输出速率为22.9Mbps。§4.2.3 驱动设计仿真根据传感器的驱动设计流程与理论分析，通过 FPGA 进行驱动程序编写，利用Modelsim 对其进行时序分析，即可完成传感器的驱动程序设计。其中 Modelsim 的仿真图如下：图 4.5 传感器的 CLK、SI 时序图
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;D918

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 何炳生;;修正乘子交替方向法求解三个可分离算子的凸优化[J];运筹学学报;2015年03期

2 李显圣;闭吕庆;;LED路灯模拟控制系统的设计与实现[J];玉林师范学院学报;2014年05期

3 汪艳;胡佳文;楼然苗;;基于MC9S12XS128的简易旋转倒立摆的设计[J];数字技术与应用;2014年01期

4 吕红芳;张浩;;链首节点轮换的无线传感器网络路由算法研究[J];电子测量与仪器学报;2013年07期

5 陈宫;王三胜;张庆荣;李月;;基于STM32F103VCT6的微位移控制系统设计[J];现代电子技术;2012年03期

6 肖军;肖本贤;陶运超;赵梅玲;;基于FPGA和CIS的纸币图像采集及5/3提升小波图像处理方法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年08期

7 徐坚江;卢建刚;孙优贤;张七利;;基于Gabor滤波器和广义对称变换的指纹增强算法[J];江南大学学报(自然科学版);2008年03期

8 段晓晨;何小刚;程永强;;实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现[J];太原理工大学学报;2006年S2期

9 林喜荣,苏晓生,丁天怀,于政涛,黄新营,王敏;Gabor滤波器在指纹图像处理中的应用[J];仪器仪表学报;2003年02期

相关博士学位论文 前2条

1 李柯;基于全数字超高频雷达海浪Bragg与非Bragg散射机理研究[D];武汉大学;2015年

2 赵晓东;电机转子检测方法及故障诊断技术研究[D];河北工业大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 张荣刚;基于FPGA的混合信号芯片测试系统设计[D];中北大学;2017年

2 由迪;基于DCS油库过程控制设计[D];吉林大学;2016年

3 柯兴利;某型弹载数据采集系统的设计与实现[D];湘潭大学;2016年

4 翁崇杰;应用于变频控制领域的可支持硬件互连触发机制的PWM模块的设计与研究[D];广东工业大学;2016年

5 段小磊;旋耕机刀轴自动焊接设备的研发[D];河北科技大学;2015年

6 王自;某型机载雷达控制系统设计与平台补偿算法研究[D];西安电子科技大学;2015年

7 吴化斌;基于视频图像的人流量统计研究[D];大连交通大学;2015年

8 宋君毅;基于图像处理的鱼群监测技术研究[D];天津理工大学;2015年

9 王春伟;电子围栏智能定位系统研究及硬件设计[D];北京邮电大学;2015年

10 戴Zs;空芯光子晶体光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用[D];安徽理工大学;2014年

本文编号：2647415