基于FPGA的散斑二维测速研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:magicwen_STWH
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本文主要研究的内容是使用FPGA测量无特征物体的移动速度。无征物体指从前到后物体的整个形状基本上没有发生改变,在无特征物体的选用方面,选择热轧钢作为处理对象。本文的设计方案是使用激光照射热轧钢表面形成散斑,通过匹配热轧钢表面散斑的移动位置来确定热轧钢的移动位置,从而进一步求出热轧钢在二维平面的移动速度。使用图像匹配的方式来对视频流当中两帧图像进行散斑的位置匹配,通过获取散斑移动位置来得出热轧钢的移动位置。相比于借助计算机软件、内部CPU来处理图像,使用FPGA进行图像处理能够更快的得出处理结果。本文中使用的设计工具是Intel公司生产的QuartusⅡ,使用Singal Tap软件对各结构进行数据验证。选用altera的ep4ce10型号的FPGA芯片,通过以太网将获取到的图像传入FPGA,将获取的数据通过SDRAM进行缓存,读取SDRAM当中的视频数据,选取其中的两帧图像进行匹配,将匹配数据通过以太网传输到上位机。在图像匹配算法的选取当中,使用基于灰度值的绝对误差和算法(SAD法)来进行匹配计算。对于图像匹配当中特征区域的选取,通过使用MATLAB建立三维坐标图来进行验证,最终选取24×24像素的矩阵模板区域作为图像匹配的特征区域。将匹配到的图像信息通过以百兆太网的UDP协议打包传输到上位机,匹配视频流通过VGA来显示。通过采集匀速运动的热轧钢表面散斑图像信息,观察匹配运算之后上位机的图像数据来计算散斑的移动速度,进而求得热轧钢的移动速度。经过多次测量和计算,对比中值滤波与没有进行滤波图像的匹配结果,得出热轧钢的二维移动速度,所需匹配时间为11.24 ms,达到实验目标。
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