基于嵌入式机器视觉的雪花牛胴体品质检测终端的设计与实现

摘要

雪花牛肉是牛肉中的精品，其脂肪沉积到肌肉之间，状似大理石花纹，含有大量人体所需的不饱和脂肪酸，并且胆固醇含量也比普通牛肉的胆固醇含量低。研究表明机器视觉图像处理技术能有效预测牛肉品质相关评定指标的等级，检测结果更加客观、准确。研究雪花牛肉品质等级的客观检测方法具有理论意义和实际应用价值。
　　 随着计算机和微电子技术的发展，嵌入式系统越来越广泛地应用于各个领域。将嵌入式技术和机器视觉技术结合起来应用到雪花牛胴体品质检测中，可以有效减小检测设备体积，向便携式、小型化方向发展。
　　 课题依托农业部现代农业（肉牛）产业技术体系项目（编号:nycytx-38）以及农业科技成果转换项目（编号:SQ2011ECC100043），研究了国内外牛肉分级设备现状，并针对雪花牛胴体品质检测环境，明确了设备需求和功能，研制了集图像采集和无线传输功能为一体的便携式雪花牛胴体品质检测终端。
　　 品质检测终端的研制工作主要包括:选择与设计嵌入式平台、采集模块、无线通信模块和光源模块等功能模块;搭建Linux和Qt/Embedded开发环境，定制终端内核及移植驱动程序;开发由图像采集、Socket通信以及人机交互界面等功能组成的软件系统。研制的基于OMAP3530的便携式品质检测终端既能借助CCD工业相机获取雪花牛胴体肋骨横切面图像，又能利用Wi-Fi技术将采集到的图像数据发往上位机服务器进行品质判定和保存，同时品质检测终端也接收、显示服务器返回的分级结果，通过友好的人机界面展现给使用者。
　　 课题以陕西秦宝牧业有限公司和大连雪龙产业集团为试验基地，对品质检测终端现场进行了实验调试，通过对实验结果及相关数据进行分析，检验了品质检测终端的工作稳定性和便携性。该设备的研制，将有助于提高我国雪花牛肉品质检测的客观性和准确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究背景

1．1．1 课题来源

1．1．2 课题的研究背景与意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 基于机器视觉的牛肉分级仪器研究现状

1．2．2 嵌入式系统研究动态

1．3 本课题研究的主要内容及创新点

第二章 系统总体设计与终端开发平台选择

2．1 系统总体设计

2．1．1 系统需求分析

2．1．2 系统总体框架

2．2 终端硬件平台选择与设计

2．2．1 嵌入式平台

2．2．2 采集模块选择与设计

2．2．3 光源模块选择与设计

2．2．4 无线通信技术

2．3 软件平台选择

2．3．1 嵌入式Linux操作系统

2．3．2 Qt及Qt／Embedded

2．4 本章小结

第三章 终端软件设计

3．1 软件设计总体框架

3．2 软件开发环境

3．2．1 主机Linux开发环境搭建

3．2．2 嵌入式Linux内核移植

3．2．3 Qt环境安装

3．2．4 Qt／Embedded移植

3．3 基于Qt／Embedded的GUI设计

3．4 图像采集程序设计

3．4．1 Linux下V4L2标准

3．4．2 基于V4L2图像采集程序功能实现

3．4．3 图像格式转换

3．5 Socket无线通信程序设计

3．5．1 无线模块的驱动移植和配置

3．5．2 基于TCP的Socket通信

3．5．3 Socket无线通信程序实现

3．6 Qt下基于C++的图像镜像变换

3．7 本章小结

第四章 终端外观设计

4．1 终端外观改造原因

4．2 外观总体设计

4．2．1 外观总体设计思路

4．2．2 采集模块设计

4．2．3 无线模块设计

4．3 本章小结

第五章 终端实现与试验结果分析

5．1 终端实现

5．1．1 应用软件移植及开机自启动

5．1．2 软件各功能模块测试

5．1．3 终端装配

5．2 试验及结果分析

5．2．1 试验材料、方法与目的

5．2．2 试验分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果