基于FPGA联合Sobel算法的实时图像边沿检测系统的设计与实现

边沿检测技术作为数字图像处理领域的重要一支,在目标匹配,交通管控,国防安全等多个领域有着广泛的应用,能够精确高效地实现边沿检测对于后续进行更高层次的图像识别以及图像处理有着密切的联系。为了实现实时有效的图像边沿检测提出了基于FPGA结合Sobel算法的实时图像边沿检测系统,硬件使用流水线结合并行处理的解决方案,能够有效提高图像处理的速度;算法设计采用Sobel算法,不但简化了运算同时获得了不错的检测效果。实验结果显示,系统可高效地达成实时图像边沿检测的设计目的,而且提升了图像的处理效率与边沿检测的效果,便于满足后续图像处理的要求。     

湿度对近红外光谱检测的影响

光谱的检测过程会受诸如温度等很多条件的影响。本课题的目的在于研究在近红外检测过程中,环境湿度的变化对苹果检测结果的影响。建立一个自制湿度可控箱,通过改变箱内小环境的湿度值,对每个水果在40%～80%的湿度范围内每隔10%进行光谱采集。每个最终光谱是由水果的扫描光谱减去背景光谱获得的,由于不确定湿度随水果和背景的分别影响,光谱试验分两组进行：在不同的湿度下均采集背景和水果的光谱值(组1)和仅在40%的湿度值下采集背景(组2)。由20个苹果的样品集组成40组平行试验数据,运用单因素方差分析和马氏距离等处理方法进行分析。结果显示,无论在不同的湿度值下采集光谱和背景还是仅采集一个背景,其湿度值对近红外光谱的影响都不显著。     

基于FPGA的便携式轴承状态监测仪设计

本文提出了一种基于FPGA的便携式轴承状态监测巡检仪的设计方案。介绍了模拟信号放大电路、滤波电路、包络检波电路和电源管理电路等硬件电路设计以及FPGA功能模块设计和软件工作流程。本仪器通过提取分析加速度高频包络信号实现了轴承状态监测功能,利用了FPGA的并行处理优势实现低功耗高性能的优点。     

基于USB3.0和FPGA的传动误差检测系统的设计

为提高机床传动误差检测的速度、实时性以及精度,同时为优化硬件电路的结构,并保证采样数据毫无损失地传至上位机系统,提出了一种高速实时检测方案。通过脉冲插补的思想,提出一种传动误差检测的方法。另外在一块高性能FPGA芯片内部搭建数据预处理以及控制模块,利用USB3.0芯片作传输媒介,有效地减少了该系统外围电路复杂程度,降低了开发难度。并对该系统进行模拟仿真试验。试验结果表明：根据设定的误差曲线换算后的数据,通过另一个FPGA发送至该系统,处理后得到的数据不需要经过后期补偿,其误差曲线很好地归零并形成一条闭合曲线,而低速端转速误差曲线也正确反映了仿真实验的情况。实验结果表明该系统实现了高速实时检测,为机床传动误差检测提供了技术上的支持。     

基于改进的Canny算子实时视频边缘检测系统在FPGA上的设计与实现

为了提高图像边缘检测的性能,缩短处理时间,提出了一种基于FPGA的实时视频边缘检测系统。该系统以EP2C8Q208C8为实验硬件平台,首先采用摄像头OV7670获取模拟视频数据,双端口SDRAM实现对图像数据的缓存,利用FPGA并行处理的特点,采用Verilog HDL硬件描述语言实现改进的Canny边缘检测算法,最终实现在VGA显示屏上显示图像边缘的效果。实验结果表明,较传统的边缘检测算法,该系统边缘检测定位精度高,对噪声的抗干扰能力强,能够准确快速的输出图像边缘信息。     

基于碳纳米管的湿度检测仪的研究与实践

通过对湿度检测的重大意义进行分析,得出了本湿度检测仪的价值和意义,介绍了仪器的设计思路和应用前景,同时介绍了一种特殊的信号采集方法,从而将电阻的变化直接转化为信号的频率变化,再将此高频信号传入单片机,从而实现对信号的数字处理。文章中还涉及了软件程序设计,主要包括频率信号的频率读取和LED数码管显示的Keil C语言程序...     

基于FPGA的DDR3控制器存储设计与验证

DDR3 SDRAM是第三代双倍数据传输速率同步动态随机存储器,DDR3具有高速率、低电压、低功耗等特点[1][2]。在DDR3控制器的实际使用中,如何将用户需要存储的数据在DDR3中快速存储非常重要,如果数据被送到DDR3接口的速度低,则会影响DDR3的存储速度,同时影响DDR3的实际应用,因此,针对DDR3存储器设计存储控制有重要的意义[2]。基于此设计主要分为低速读写控制与高速流读写控制,低速读写控制主要用于小数据量的操作,高速流读写控制主要用于批量数据的存储操作。此设计在FPGA上通过了大量数据读写的验证,证明数据存储的正确性。经过测试,在高速流读写模式下,DDR3存储控制设计的带宽利用率最大为66.4%。此设计在功能和性能上均符合系统总体设计的要求。     

基于FPGA的运动目标实时检测跟踪算法及其实现技术

运动目标检测跟踪有关的算法及其基于PC平台的实现已经比较成熟,但实时性较差。将采集的彩色视频流分成灰度和彩色两个数据流,灰度视频用于目标检测,彩色视频流用于跟踪显示。以经典的帧间差分法和背景差分法为基础,根据现场可编程门阵列(FPGA)的特点及片外同步动态存储器的存取控制要求,对这两个算法用FPGA逻辑单元进行了设计和实现。对原始彩色视频流和转换后的灰度视频流的存取使用乒乓操作,在滤波和形态学处理时使用了并行的流水线操作,极大地提高了算法的实时处理能力。在FPGA开发板上构建了一个彩色视频图像中运动目标检测跟踪系统,对系统性能进行了测试。实验结果表明,系统可在多种分辨率和帧率下进行运动目标进行实时检测跟踪;固定背景差分法对目标运动速度无限制,但当使用帧差法对快速运动目标进行有效的检测时,应使目标的帧差间距大于3.2像素。     

基于FPGA的DDS设计方法

介绍了一种基于FPGA的DDS设计方法,结合DDS的原理,给出了具体设计程序以及仿真波形。基于FPGA的DDS与传统的专业DDS芯片相比具有电路简单、输出波形调整灵活以及性价比高等特点。     

基于FPGA的CMP电涡流终点检测装置设计

为实现对晶圆表面金属层的化学机械抛光（CMP）过程中的终点检测和对抛光速率进行监控的要求,设计了一种基于电涡流测量原理的测量装置。该装置以FPGA器件作为控制核心,由其控制高速D/A转换器生成正弦交流信号,并驱动测量电桥。由于测量线圈产生的交变磁场在晶片金属薄膜上产生电涡流,引起测量线圈的阻抗发生变化。通过测量相应的阻抗变化产生的信号,可以计算出相应的晶片表面金属薄膜的厚度。实验表明该装置可以满足对晶圆表面100～1000nm厚度金属层的测量要求。     

基于FPGA的储存环束流轨道联锁系统设计

上海光源储存环束流轨道联锁系统是加速器机器联锁保护系统(MPS)的重要组成部分,针对日常供光和机器研究的需求,需要对束流位置测量系统前各Libera电子学输出的联锁信号进行标记,以区分联锁信号的先后顺序和误报的联锁信号,同时触发所有Libera电子学前锁存逐圈（TBT）数据。新的联锁系统将所有联锁信号通过光纤传输汇总至FPGA数据采集板卡进行甄别,并将该系统集成储存环EPICS控制系统中。实验室测试显示该系统能够能够分辨数十ns范围内模拟的联锁信号,同时输出特定的触发信号至对应的Libera电子学,表明该系统达到设计要求。     

FPGA-based amplitude and phase detection in DLLRF

The new generation particle accelerator requires a highly stable radio frequency (RF) system. The stability of the RF system is realized by the Low Level RF (LLRF) subsystem which controls the amplitude and phase of the RF signal. The detection of the RF signal's amplitude and phase is fundamental to LLRF controls. High-speed ADC (Analog to Digital Converter), DAC (Digital to Analog Converter) and FPGA (Field Programmable Gate Array) play very important roles in digital LLRF control systems. This paper describes the implementation of real-time amplitude and phase detection based of the FPGA with an analysis of the main factors that affect the detection accuracy such as jitter, algorithm's defects and non-linearity of devices, which is helpful for future work on high precision detection and control.     

FPGA-based amplitude and phase detection in DLLRF

The new generation particle accelerator requires a highly stable radio frequency（RF） system. The stability of the RF system is realized by the Low Level RF（LLRF） subsystem which controls the amplitude and phase of the RF signal. The detection of the RF signal＇s amplitude and phase is fundamental to LLRF controls. High-speed ADC（Analog to Digital Converter） ,DAC（Digital to Analog Converter） and FPGA（Field Programmable Gate Array） play very important roles in digital LLRF control systems. This paper describes the implementation of real-time amplitude and phase detection based of the FPGA with an analysis of the main factors that affect the detection accuracy such as jitter,algorithm＇s defects and non-linearity of devices,which is helpful for future work on high precision detection and control.     

基于几何控制的公路施工智能监控系统设计

为了更好的保证公路施工质量,保障施工人员的生命财产安全,建设平安和谐社会,为广大群众提供一个便利、舒适、安全地空间,需要对公路施工监控系统进行设计。当前的公路施工监控系统设计方法是利用图像处理板对其进行监控,监控过程中图像处理板的体积太大,没有设置隐蔽性屏障,导致监控盲点多,存在监控整体性能低,监控系统效果差的问题。为此,提出一种基于几何控制的公路施工智能监控系统设计方法。该方法首先确定公路施工监控类型,并对公路施工监控系统进行构造,然后以公路施工监控系统的构造为基础,利用编码感知路由,将各个终端监控的数据信息传输至监控系统中心,最后采用蛇形时隙数据存储算法将公路施工终端的监控信息数据全部存储,由此完成对公路施工的智能监控的系统设计。实验结果证明,所提方法可以对公路施工进行全方位,安全可靠地智能监控,减少了突发事件发生处理时间和监控盲点,增加了公路施工速度,更大程度地保障了施工人员的人身安全,为该领域的研究发展提供了强有力的依据。     

一种新型温湿度测量系统的设计

为了解决传统温湿度测量系统存在的标定和校准过程复杂而引起的精度不高的问题,文中介绍了一种新型的温湿度测量系统。该系统由瑞士SENSIR ION公司新生产的SHT11数字式温湿度传感器和日本NEC公司生产的78F9177Y单片机为核心组成,具有电路简单、免标定、精度高和可靠性好等优点。     

物联网嵌入式智能设备实时控制系统设计

随着智能设备功能业务的逐渐扩展,用户对智能设备控制系统的实时性要求越来越高,当前控制系统采用CAN技术实现智能设备与用户间的通信,无法满足用户对系统实时性的需求。提出一种新的物联网嵌入式智能设备实时控制系统,通过构建系统的总体框架,将嵌入式LPC2378 ARM处理器作为核心处理器,通过RS-485总线将智能设备连接在一起,和处理器构成一个总线传输网络,在嵌入式LPC2378 ARM处理器中,将带DMA的10/100M以太网模块和以太网PHY芯片DP83848I连接,以提高数据包的传输效率,增强系统的实时性。系统GPRS模块选择SIM300CZ模块,将远程报警模块和RS-485总线结合在一起,共同实现远程报警和控制功能。软件设计时,给出了软件的整体架构和总体流程图,介绍了部分存储代码。实验结果表明,所设计系统对智能设备有很高的控制性能。     

基于智能交通系统的耦合映射跟驰模型和交通拥堵控制

基于智能交通诱导信息，提出一种改进的耦合映射跟驰模型，用于描述单车道的交通流动力学特性及其拥堵控制.利用反馈控制理论，给出了在头车速度发生变化时交通流保持稳定的条件.分析结果表明，考虑前方更多车辆的信息对交通流有致稳作用，亦即稳定性条件明显减弱.数值模拟证实了理论分析的正确性，通过与他人相关工作的比较得知，考虑智能交通诱导信息能够更有效地抑制交通拥堵. 关键词： 交通流 智能交通系统 耦合映射跟驰模型 交通拥堵控制     

基于FPGA的实时图像采集与分析系统设计

当今社会视频技术运用的越来越广泛。针对实时图像采集与分析系统对实时性要求高的特点,研究并设计了一套基于FPGA的图像实时采集与分析系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件,速度快、稳定可靠,研发周期短等特点。整个系统以FPGA芯片为核心,辅以图像采集模块、图像分析算法、图像存储和图像分析模块。实验表明, 该系统较好地符合了系统对实时性的要求。     

Chaos detection and control in a typical power system

In this paper, a new chaotic system is introduced. The proposed system is a conventional power network that demonstrates a chaotic behavior under special operating conditions. Some features such as Lyapunov exponents and a strange attractor show the chaotic behavior of the system, which decreases the system performance. Two different controllers are proposed to control the chaotic system. The first one is a nonlinear conventional controller that is simple and easy to construct, but the second one is developed based on the finite time control theory and optimized for faster control. A MATLAB-based simulation verifies the results.     

服务于智能制造的智能检测技术探索与应用

为了促进工业4.0与“中国制造2025”战略在制造行业的实施,在智能制造体系中构建有效的控制层级与设备层级,促进车间状态数据与智能制造工艺流程的结合,本文提出了通过智能仪器与智能检测技术实现车间状态智能感知与工艺流程控制的方法,并探讨了智能仪器与智能检测技术在智能制造系统中新的应用模式,同时结合实际项目进行了数字化生产线改造与建设的创新实践,提出了满足智能制造要求的智能仪器与检测技术的发展方向。经项目实践验证,通过智能检测设备与智能仪器的应用,可有效促进智能制造系统中数据采集、智能感知的实现,并为整体工艺流程的智能决策提供有效的数据资源,是智能制造系统建立与完善的关键基础。