整精米检测识别系统的研究

摘要

整精米率是我国稻米收购的重要国家指标，目前还没有实现机选，整精米率自动检测识别系统的国家要求是快速和准确，识别和遴选时间在10毫秒内。整精米识别的关键是大米纵向剖面各向直径参数的提取，只有采用FPGA技术才能够保证检测的实时性和准确性。
　　 本课题针对这些问题，设计了整精米识别的动态检测系统，该动态检测系统包括硬件电路设计、软件驱动和算法设计两大部分，以XILINX公司的Spartan3系列XC3S200FPGA芯片、CPLD芯片XC9572XL和东芝高速线阵CCD传感器TCD1209为核心，通过线阵CCD获得大米下落过程中的动态图像，对采集到的图像数据进行处理和特征提取，并通过与上位机ARM9系统的交互，完成整精米和非整精米的分类筛选和指标的测算。整精米检测识别系统的硬件电路分为三个独立模块：图像采集电路板、图像处理电路板和打击信号驱动板，将采集电路和处理电路分开设计避免了线路上的干扰，有利于系统模块化。
　　 系统以ISE8.2为编译开发环境，通过VERILOGHDL编程实现了对TCD1209的驱动、Block RAM图像的存取、检测算法和气枪控制系统的打击定位。其中设计了像素序号法、中心、边缘搜索、MER识别及参数匹配四种特征参数提取的算法，通过比较各种算法的速度和准确率，确定了最佳算法。通过整机调试，系统能够准确地对米粒特征参数进行准确提取，可以正确的检测整精米，并计算整精米率。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 课题的理论意义和应用价值

1.2 国内外研究概况及发展趋势

1.3 本文的主要内容

2 系统总体设计

2.1 基于图像法整精米识别的原理分析

2.2 系统总体结构

2.3 系统开发过程

2.3.1 FPGA/CPLD特点

2.3.2 开发流程及工具

3 系统硬件设计

3.1 系统硬件构成

3.2 CCD检测电路设计

3.2.1 线阵CCD传感器电路选型

3.2.2 光照系统

3.2.3 可编程控制器的选型

3.2.4 相关双采样A/D工作原理

3.2.5 检测电路设计

3.3 分选系统设计

3.4 串行通信模块设计

4 系统软件设计

4.1 系统主频处理

4.2 图像采集部分驱动设计

4.2.1 线阵CCD驱动时序

4.2.2 相关双采样A/D驱动时序

4.3 主控制单元软件设计

4.3.1 图像二值化

4.3.2 图像边缘提取

4.3.3 图像的存储设计

4.4 串行通信模块及协议设计

4.4.1 通信模块软件设计

4.4.2 通信协议的设计

5 整精米参数算法研究及实现

5.1 基于像素序号的算法

5.2 中心-边缘搜索算法研究

5.2.1 算法原理

5.2.2 FPGA实现

5.3 基于MER算法的直径识别方法

5.3.1 算法原理

5.3.2 FPGA实现

5.4 参数匹配算法

5.5 各算法比较结果及分析

6 系统调试与结果分析

6.1 方法和步骤

6.2 系统性能分析

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢