儀器儀表數(shù)字圖像的識(shí)別及其應(yīng)用

　　圖像傳感器的SDA和SCL分別為內(nèi)部寄存器配置數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，單片機(jī)通過P1.2、P1.3模擬I2C總線對(duì)圖像傳感器內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置，使得圖像數(shù)據(jù)輸出為QVGA格式，在QVGA的基礎(chǔ)之上再次對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行水平、垂直方向分別8抽樣，使得最終輸出為像素為60×80;幀同步輸出信號(hào)VSYNC引腳接入單片機(jī)P3.2口，由P3.2引腳捕捉該信號(hào)，當(dāng)捕捉到幀同步輸出信號(hào)時(shí)，開始采集儀表圖像數(shù)據(jù)，圖像有效數(shù)據(jù)是通過單片機(jī)對(duì)有效像素信號(hào)捕捉獲取的，有效像素信號(hào)是指圖像傳感器像素時(shí)鐘信號(hào)PCLK接74HC74二分頻后與行同步信號(hào)HREF經(jīng)過與非門的信號(hào);主函數(shù)中對(duì)像素時(shí)鐘信號(hào)PCLK進(jìn)行捕捉，在該信號(hào)有效時(shí)，選通圖像采集數(shù)據(jù)控制線，將圖像保存在緩存，然后使圖像數(shù)據(jù)線無效，將緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到62LV256存儲(chǔ)器中，這樣就得到了一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值;行同步信號(hào)HREF接入單片機(jī)定時(shí)器T0中斷，當(dāng)單片機(jī)捕捉到該信號(hào)時(shí)，行地址加1，當(dāng)采集完最后一行時(shí)將標(biāo)識(shí)置1，退出圖像采集程序，到此完成對(duì)一幀圖像的采集。

　　一幀采集完事之后通過無線收發(fā)模塊傳送至控制中心，控制中心利用該數(shù)據(jù)按照BMP格式進(jìn)行組裝，生成BMP文件顯示。74HC573主要是利用分時(shí)復(fù)用技術(shù)解決單片機(jī)資源不夠的問題。

　　數(shù)字圖像識(shí)別流程

　　本系統(tǒng)采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過控制圖像傳感器的場(chǎng)同步信號(hào)(VSYNC)、行同步信號(hào)(HREF)以及像素時(shí)鐘信號(hào)(PCLK)，完成一幀圖像采集，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。采集到的數(shù)字圖像先經(jīng)過灰度變換、均值濾波、中值濾波、二值化等預(yù)處理[7]過程，濾除圖像中噪聲等無關(guān)信息，使圖像信息量最小化;其次對(duì)采集圖像進(jìn)行字符定位;利用模板匹配的方法進(jìn)行識(shí)別，計(jì)算匹配率，匹配率最大的就是識(shí)別的結(jié)果。數(shù)字圖像識(shí)別流程圖如圖3所示。

　　數(shù)字圖像預(yù)處理過程如圖4所示。經(jīng)過預(yù)處理后，在標(biāo)準(zhǔn)模板基礎(chǔ)上采用模板匹配的方法就很容易得出數(shù)字圖像識(shí)別的結(jié)果。本系統(tǒng)在非理想環(huán)境下，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)采集、識(shí)別實(shí)驗(yàn)，識(shí)別結(jié)果正確率達(dá)95%以上，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　數(shù)字圖像識(shí)別在檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　基于數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)，我們將其應(yīng)用在對(duì)建筑環(huán)境的水表識(shí)別系統(tǒng)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)將水表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給控制中心，這樣控制中心可以根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)水表進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，既減少了人為因素所造成的誤判，也減少由其他傳感器干擾引起的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高了工作效率。

　　結(jié)合水表在建筑環(huán)境中應(yīng)用的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)三層的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)水表數(shù)據(jù)和控制中心之間的傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　三層組網(wǎng)模式中各層之間任務(wù)有明確分工，末端節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水表數(shù)據(jù)的采集與識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果傳給控制中心;考慮到傳輸距離的問題，我們?cè)谀┒斯?jié)點(diǎn)與控制中心間加入了中繼器，中繼器是末端節(jié)點(diǎn)和控制中心間橋梁，其作用主要是將接收到的末端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)加強(qiáng)后傳送給控制中心，同時(shí)也能將控制中心的命令發(fā)送給末端節(jié)點(diǎn);控制中心接收水表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。設(shè)計(jì)中控制中心最大可管理255個(gè)中繼器設(shè)備，每個(gè)中繼器設(shè)備可以接收255個(gè)末端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

　　無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式，要真正意義上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的可靠通信，還必須依靠相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的支持。本系統(tǒng)采用自定義的統(tǒng)一的通信包進(jìn)行通信，通信數(shù)據(jù)是成幀成包發(fā)送的。系統(tǒng)總體數(shù)據(jù)傳輸流程示意圖如圖6所示。