基于DSP的径赛终点图像采集与成绩判读系统研究

摘要

在涉及赛跑类的体育比赛中，运动员成绩的准确程度，是由高精度的计时和精确的终点定位共同决定的。高精度的计时很容易实现，但精确的终点定位，人眼已无法完成，必须借助于电子摄像技术。目前，国内己研究出黑白终点图像采集与成绩判读系统，并应用在小型田径比赛上，其判读速度有限，而且不方便移植。我国举行的大型赛会，终点成绩判读系统仍然从国外引进。国外产品价格昂贵，不适合广泛推广使用，研制出一种具有我国自主知识产权的、成绩判读迅速、准确、方便的径赛终点成绩判读系统是体育事业发展的需要，同时也是市场的需要，更重要的是走民族体育科技之路的需要。 本文将DSP(Digital Signal Processing)处理器和彩色线阵CCD(Charge Coupled Device)图像传感器应用到径赛终点图像采集与成绩判读系统中，对径赛终点图像的采集、存储和预处理进行了深入的研究。DSP作为终点图像采集的控制中心，负责图像的存储、预处理，同时通过USB(Universal Serial Bus)接口与主控计算机进行通信，将处理好的图像上传给主控计算机；主控计算机完成对运动员成绩的判读；彩色线阵CCD作为图像采集的传感器，同步采集红、绿、蓝三路信号，并行传输给DSP。本文主要论述了径赛终点图像采集与判读系统的主要组成，工作原理及实现方法。研究了CCD的性能参数对CCD输出信号的影响，设计出了适合本系统的CCD驱动电路，使成绩判读精度达到千分之一秒。通过对系统需求进行分析，选取了合适的DSP芯片，介绍了其特有的适合本研究的性能特点，并着重解决了三路彩色信号同步采集的软硬件设计及实现方法，同时实现了线阵CCD像素数多而不漏采的问题以及时标填充时机问题。对CCD采集图像过程中影响图像质量的各种因素进行了深入的分析，并提出了从硬件方面选取了专门完成相关双采样的芯片和差动放大器来拟制噪声干扰，提高信噪比；从软件方面，通过不同的数字图像处理技术来改善图像的显示效果。本文的重点在于对终点图像进行采集、存储和预处理，为接下来在主控计算机上进行成绩判读做铺垫。将对图像的存储与预处理转移到DSP中，减轻了计算机的负担，使得成绩的判读速度明显提高，而且便于移植；将彩色线阵CCD取代现有系统中的黑白CCD，使得判读更准确。本文也提出了目前系统存在的不足之处和今后发展的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2研究的目的和意义

1.3电动计时系统的发展

1.4本文主要研究内容和创新点

2终点图像采集与成绩判读系统的系统分析

2.1系统各部分的组成及需要解决的主要问题

2.2系统工作原理

2.3摄像机位置的放置及跑道的确认

3线阵CCD图像采集电路设计

3.1引言

3.2线阵CCD的选型

3.3 TCD2252D的结构及时序

3.4驱动分析与设计思想

3.5驱动电路的实现

3.6 CCD输出信号的去噪处理

3.6.1 CCD输出信号的特征

3.6.2相关双采样法工作原理

3.6.3 CCD信号的去噪电路设计

3.7 CCD信号的数字化处理

4 DSP数据处理部分电路组成

4.1 DSP系统的特点

4.2 TMS320C6000DSP概述

4.3 DSP的选型

4.3.1 DM642 CPU结构

4.3.2 DM642存储结构

4.3.3 DM642性能特点

4.4系统硬件设计

4.4.1系统整体硬件框图

4.4.2三路信号的并行采集电路实现

4.4.3外部存储器电路扩展设计与实现

4.4.4 JTAG接口电路设计

5系统软件设计

5.1 DSP开发工具CCS简介

5.2线阵CCD图像采集驱动的开发

5.2.1类/微型驱动模型的应用

5.2.2采集模式的选择和初始化

5.2.3中断服务表配置

5.2.4主程序设计

5.2.5线阵CCD图像采集中关键问题的解决

5.3终点图像的存储和预处理

5.3.1终点图像的存储

5.3.2终点图像的处理

6主控计算机接口设计

6.1 USB总线接口简介

6.1.1 USB的传输方式

6.1.2USB接口设备的供电和连接距离

6.2 USB控制芯片的选择

6.3 DM642与USB2.0接口的硬件实现

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录A

在读期间发表的学术论文

发表论文一

作者简介

致谢