基于嵌入式系统的水面漂浮物识别研究
发布时间：2020-12-04 17:45
随着社会的迅速发展,每天会产生大量的生产生活垃圾,一旦这些垃圾进入江河湖海这些水域,将对这些水域的生态环境造成恶劣影响,其中水面漂浮物的影响最为严重。目前清理水面漂浮物的方式仍完全依靠人工或者人工辅助操作,不能实现对漂浮物的自动识别和打捞,致使打捞和清理的成本高,效率低下。这主要受限于水面环境复杂,对漂浮物进行自动识别和跟踪均较为困难。近年来机器学习方法得到了快速发展,利用机器学习方法对水面漂浮物进行识别和跟踪是解决进一步自动清理水面漂浮物的有效途径。根据上述情况和实际需求,本文设计了一种基于嵌入式系统的水面漂浮物识别系统,将基于机器学习的水面漂浮物识别算法在嵌入式平台上实现,使之具有较好的识别效果和实时性能。本文的研究工作主要包括:(1)将图像风格迁移算法应用于水面漂浮物的识别中。对预训练网络模型进行再训练,通过学习一般水面的图像风格,将其同检测图像的风格特征进行对比,设计合适的算法参数,提高了识别的实时性。对所得风格损失灰度图像,进一步采用OpenCV进行形态学处理,消除了图像中的其他干扰,可有效的识别视野中的水面漂浮物。(2)在采用张正友法对双目摄像头完成标定后,利用双目视觉的立...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１研究流程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｐｒｏｃｅｓｓ??－－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???２识别系统的总体设计??目前，打捞水面漂浮物的工作主要还是完全依靠人力或者人力辅助的方式来完成，??针对自动识别打捞水面漂浮垃圾的需求，本文设计了一种基于嵌入式平台的水面漂浮物??识别系统，使用该系统可以对水面漂浮物进行自动识别，为进一步实现自动打捞漂浮物??提供技术支持。??本章对水面漂浮物识别系统的总体设计进行说明，主要分为基于树莓派的系统硬件??组成部分和系统功能实现的软件部分，系统的总体设计框架如图２．１所示。??｜?１?ｒ?１??｜???????????Ｉ?｜???Ｉ??ｉ旧同－图眺阳旧??｜?图、－？：漂－？征－？?｜?Ｓ?４Ｖ?￡?－？?Ｉ?Ｉ??Ｉ像理?Ｊ?理?５?１１位踪｜??！?Ｉ?Ｉ??ｊ??彳！＿＿率１立』嗎?！??图２．１系统总体设计框架??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｙｓｔｅｍ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｄｅｓｉｇｎ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ??２．?１系统硬件组成??目前，各大高校中都有专门的嵌入式系统开发教学平台实验箱，这些平台大多是基??于Ｓ３Ｃ２４１０、Ｓ３Ｃ２４４０和Ｓ３Ｃ６４１０等处理器，而且这些平台存在开发速度较慢和开发难??度较大等缺点。由于新技术和新工艺的出现，近几年嵌入式平台发展迅速，各类硬件的??性能不断地进行提升，在图像处理方面，嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统因为其自身的优势得到了广??泛使用和发展。其中，树莓派微型电脑的出现为嵌入式系统图像处理领域带来了新的解??决方法，众多研究工作者将树莓派的嵌入式系统和开源高效的计算机开源视觉库有机结??合起来，在研究使用过程中获得了不错的应用效果。??２．?１．?１树莓派?
用ＳＤ／ＭｉｃｒｏＳＤ卡，在主板周围分别拥有两个４Ｋ高清接口?ｍｉｃｒｏ－ＨＤＭＩ、??ＵＳＢ?２．０和ＵＳＢ３．０接口，可以接入键盘和鼠标等设备，主频１．５ＧＨｚ四核心，采用６４??位Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ７２架构，比上一代３Ｂ＋的性能提高了将近３倍，此外还包括一块４０针的ＧＰＩＯ??通用扩展器，支持最高４ＧＢ?ＬＰＤＤＲ４内存，同时支持８０２．１?ｌａｃ双频Ｗｉ－Ｆｉ网络和千兆??以太网接口，其性能足以媲美一台入门级的Ｘ８６电脑，完全满足本文性能方面的需求［３５］。??树莓派４Ｂ实物图如图２．２所示。??图２．２树莓派４Ｂ实物图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ?Ｐｉ?４?Ｍｏｄｅｌ?Ｂ??２．?１．２摄像头模块??图像的采集工作需要借助摄像头来获取视频或图片，采集信息质量的高低会直接影??响最终的识别结果。目前市场中大多数的摄像头按照图像传感器可以分为ＣＣＤ?（电荷??耦合器件）和ＣＭＯＳ?（互补金属氧化物半导体）两大类［３吹前者由于发展较早，技术成??熟，并且成像效果很好，通常应用于摄影摄像中的高端技术元件中，但其生产制作工艺??复杂，价格和能耗较高；而ＣＭＯＳ?—般在普通摄影摄像的设备中使用，集成度较高，??成本很低，功耗不到ＣＣＤ的三分之一。??在本文中使用ＣＭＯＳ摄像头，摄像头型号为Ｌｏｇｉｔｅｃｈ?Ｃ９２０ｅ，和普通的树莓派原装??ＣＳＩ排线接口的摄像头相比，通过该Ｌｏｇｋｅｃｈ?Ｃ９２０ｅ摄像头采集的图像效果更好，同时??该摄像头支持标准的ＵＶＣ免驱动协议，可以直接插入树莓派的ＵＳＢ接口使用，摄像头??的实物图如图２．３所示。??－６?－??
本文编号：2897995
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１研究流程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｐｒｏｃｅｓｓ??－－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???２识别系统的总体设计??目前，打捞水面漂浮物的工作主要还是完全依靠人力或者人力辅助的方式来完成，??针对自动识别打捞水面漂浮垃圾的需求，本文设计了一种基于嵌入式平台的水面漂浮物??识别系统，使用该系统可以对水面漂浮物进行自动识别，为进一步实现自动打捞漂浮物??提供技术支持。??本章对水面漂浮物识别系统的总体设计进行说明，主要分为基于树莓派的系统硬件??组成部分和系统功能实现的软件部分，系统的总体设计框架如图２．１所示。??｜?１?ｒ?１??｜???????????Ｉ?｜???Ｉ??ｉ旧同－图眺阳旧??｜?图、－？：漂－？征－？?｜?Ｓ?４Ｖ?￡?－？?Ｉ?Ｉ??Ｉ像理?Ｊ?理?５?１１位踪｜??！?Ｉ?Ｉ??ｊ??彳！＿＿率１立』嗎?！??图２．１系统总体设计框架??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｙｓｔｅｍ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｄｅｓｉｇｎ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ??２．?１系统硬件组成??目前，各大高校中都有专门的嵌入式系统开发教学平台实验箱，这些平台大多是基??于Ｓ３Ｃ２４１０、Ｓ３Ｃ２４４０和Ｓ３Ｃ６４１０等处理器，而且这些平台存在开发速度较慢和开发难??度较大等缺点。由于新技术和新工艺的出现，近几年嵌入式平台发展迅速，各类硬件的??性能不断地进行提升，在图像处理方面，嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统因为其自身的优势得到了广??泛使用和发展。其中，树莓派微型电脑的出现为嵌入式系统图像处理领域带来了新的解??决方法，众多研究工作者将树莓派的嵌入式系统和开源高效的计算机开源视觉库有机结??合起来，在研究使用过程中获得了不错的应用效果。??２．?１．?１树莓派?
用ＳＤ／ＭｉｃｒｏＳＤ卡，在主板周围分别拥有两个４Ｋ高清接口?ｍｉｃｒｏ－ＨＤＭＩ、??ＵＳＢ?２．０和ＵＳＢ３．０接口，可以接入键盘和鼠标等设备，主频１．５ＧＨｚ四核心，采用６４??位Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ７２架构，比上一代３Ｂ＋的性能提高了将近３倍，此外还包括一块４０针的ＧＰＩＯ??通用扩展器，支持最高４ＧＢ?ＬＰＤＤＲ４内存，同时支持８０２．１?ｌａｃ双频Ｗｉ－Ｆｉ网络和千兆??以太网接口，其性能足以媲美一台入门级的Ｘ８６电脑，完全满足本文性能方面的需求［３５］。??树莓派４Ｂ实物图如图２．２所示。??图２．２树莓派４Ｂ实物图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ?Ｐｉ?４?Ｍｏｄｅｌ?Ｂ??２．?１．２摄像头模块??图像的采集工作需要借助摄像头来获取视频或图片，采集信息质量的高低会直接影??响最终的识别结果。目前市场中大多数的摄像头按照图像传感器可以分为ＣＣＤ?（电荷??耦合器件）和ＣＭＯＳ?（互补金属氧化物半导体）两大类［３吹前者由于发展较早，技术成??熟，并且成像效果很好，通常应用于摄影摄像中的高端技术元件中，但其生产制作工艺??复杂，价格和能耗较高；而ＣＭＯＳ?—般在普通摄影摄像的设备中使用，集成度较高，??成本很低，功耗不到ＣＣＤ的三分之一。??在本文中使用ＣＭＯＳ摄像头，摄像头型号为Ｌｏｇｉｔｅｃｈ?Ｃ９２０ｅ，和普通的树莓派原装??ＣＳＩ排线接口的摄像头相比，通过该Ｌｏｇｋｅｃｈ?Ｃ９２０ｅ摄像头采集的图像效果更好，同时??该摄像头支持标准的ＵＶＣ免驱动协议，可以直接插入树莓派的ＵＳＢ接口使用，摄像头??的实物图如图２．３所示。??－６?－??
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