基于FPGA的線纜噴印字符光學(xué)識別算法的研究.pdf

1、電線電纜行業(yè)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心配套產(chǎn)業(yè)，其快速大規(guī)模發(fā)展對線纜生產(chǎn)自動化、檢測管理提出了更高的要求。同時隨著工業(yè)機(jī)器視覺在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展，作為無人自動化線纜生產(chǎn)線最核心的技術(shù)，研究將光學(xué)字符識別引入線纜生產(chǎn)過程中識別其噴印字符具有重要意義。
　　基于這個目的，本文核心研究內(nèi)容是針對工業(yè)線纜噴印字符存在各種影響識別率的因素下，如點陣漏噴、字符噴點粘連、字符斷裂、存在大噪聲等，設(shè)計一套能滿足生產(chǎn)線實時檢測要求的識別算法。

2、以數(shù)字電路的方式實現(xiàn)該算法，并且在FPGA上完成該數(shù)字電路的應(yīng)用測試。
　　本文主要研究方法分為兩個部分，第一部分以理論仿真的方式實現(xiàn)噴印點陣字符的識別算法設(shè)計、測試，第二部分是在FPGA上完成該算法的數(shù)字電路實現(xiàn)。
　　理論仿真部分使用MATLAB完成光學(xué)字符識別主要算法的仿真驗證工作，包括圖像濾波算法、圖像二值化、噴印點陣字符的形態(tài)學(xué)運(yùn)算、單字符的分割工作、字符特征提取、字符分類器設(shè)計。針對待檢測的線纜點陣字符由5*5的

3、噴點矩陣構(gòu)成的特征，算法在字符特征提取和字符分類器設(shè)計兩個方面做了相應(yīng)的優(yōu)化：1、提取三組不同的特征向量，傳統(tǒng)的基于直接模板匹配的重合度和差別度計算；基于5*5點陣的區(qū)域網(wǎng)格統(tǒng)計；基于區(qū)域網(wǎng)格統(tǒng)計和部分投影直方圖統(tǒng)計。2、考慮到FPGA實現(xiàn)定點/浮點運(yùn)算的特點，最大限度的利用FPGA的并行硬件運(yùn)算以及其流水線級數(shù)的可重配特性，設(shè)計并行分類器分別計算不同的特征向量組下的字符匹配測度，設(shè)計投票電路決定光學(xué)識別系統(tǒng)的最終識別結(jié)果。
　　

4、數(shù)字電路實現(xiàn)部分以定點加減法、乘法，浮點乘除法、平方根運(yùn)算等DSP運(yùn)算電路為核心，設(shè)計在 FPGA上構(gòu)建高度并行化、流水化的計算電路完成識別算法。通過靜態(tài)時序分析方法驗證計算構(gòu)建的計算電路性能，評估運(yùn)算時間，分析該系統(tǒng)是否滿足應(yīng)用需求。
　　針對噴印點陣字符的光學(xué)識別，實驗數(shù)據(jù)表明本文設(shè)計的方法完全滿足工業(yè)自動化生產(chǎn)線識別速度、識別率需求?；贔PGA的識別算法不借助外部DSP芯片或者片內(nèi)CPU，對一幅960*150*8 bit大