基于机器视觉的便携式木材全自动检尺设备研究

摘要

原木检尺作为国家林业单位工作的一个重要环节，一直以来采用人工检尺方式进行检验。但在实际生产过程中，人工检尺由于精度低、效率差且缺乏客观性等问题成为了制约木材行业发展的瓶颈，为解决这些问题，本文提出了以机器视觉技术为基础的自动检尺设备来替代人工检尺。
　　本文分析了木材自动检尺和图像处理的发展历程，对现有主要方法进行了总结评述，阐明了机器视觉技术在目前木材加工中的应用及发展水平。
　　本文根据原木材积检测实际需求，结合检测环境，论证选型，搭建了硬件试验平台。通过试验平台可以采集原木端面图像和距离数据;通过图像处理，识别出原木端面的外部轮廓，从而综合距离数据得出原木端面的实际长短径;参照各国木材检验标准，利用实际长短径换算得到标准检尺径，并计算对应原木材积，从而验证了利用机器视觉进行木材自动检尺的可行性。
　　本文论证了系统图像处理和数据处理的实现原理，并通过实例验证了系统设计的可行性和合理性。
　　本文设计开发了一套便携式检测设备，设备开发基于嵌入式系统，从底层的硬件选型开始，集成各硬件模块，移植试验平台的算法和采集条件，并在实地测试中稳定运行。
　　本文搭建软件开发的环境，编制了系统软件，设计了木材自动检尺用户软件，并按各子系统论述了用户软件的功能实现。
　　通过实际测试表明，本文所述便携式木材全自动检尺设备硬件配置合理，软件操作简便，能适用于多种现场检验情况，检测精度也满足设计要求，具有较高的实用性和推广价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外木材检尺方式与设备发展情况

1．2．2 机器视觉技术的发展情况

1．2．3 机器视觉技术在木材自动检尺领域的发展

1．3 本文研究意义

第二章 系统的总体设计

2．1 系统的需求分析

2．1．1 系统的总体目标

2．1．2 具体需求

2．2 系统的设计方案

2．2．1 系统设计方案的选择

2．2．2 系统硬件的设计方案

2．2．3 系统软件的设计方案

2．5 本章小结

第三章 系统硬件平台的建立

3．1 试验平台搭建与实现

3．1．1 试验平台需求分析

3．1．2 试验平台的设计与实现

3．2 设备硬件平台的搭建与实现

3．2．1 设备硬件的需求分析与设计方案

3．2．2、处理器模块的选择

3．2．3 核心板选择

3．2．4 测距模块的选择

3．2．5、CMOS摄像头模块的选择

3．2．6 触摸屏模块选择

3．2．7 输出信号与输入信号模块选择

3．2．8 系统整体构架

3．3 本章小结

第四章 图像处理系统设计

4．1 采集图像格式

4．2 图像的噪声去除

4．3 图像的特征提取

4．3．1 边缘检测

4．3．2 图像分割

4．3．3 分水岭分割法

4．4 图像处理效果试验

4．5 本章小结

第五章 数据处理算法设计

5．1 图像与物理尺寸的自动转换

5．2 检尺数据的标准化处理

5．3 数据处理方法测算

5．3．1 图像与物理尺寸转换公式的标定

5．3．2 数据处理结果比对

5．4 本章小结

第六章 系统软件的开发与设计

6．1 开发环境的搭建

6．1．1 PC端虚拟系统的建立

6．1．2、交叉编译器的安装

6．2 操作系统的移植

6．2．1 操作系统的选择

6．2．3 操作系统的移植

6．3 用户软件的开发

6．3．1 需求分析

6．3．2 集成开发环境的选择

6．3．3 整体设计方案

6．2．4 各子系统的实现

6．4 本章小结

第七章 实验与结论

7．1 实验条件

7．2 实验内容

7．3 试验结果与结论

7．3．1 设备软硬件运行情况

7．3．2 图像处理试验结果

7．3．3 自动检尺与人工检尺结果比对

7．4 本章小结

第八章 结论与展望

致谢

参考文献