基于SA氣敏薄膜陣列的圖像識別系統(tǒng)及其FPGA實現.pdf

1、發(fā)展高靈敏度、高選擇性、質量可靠的便攜式傳感系統(tǒng)用于一系列揮發(fā)性有機化合物的檢測，在利用電子鼻來進行嗅覺分析方面，有著十分重要的意義。然而，對于低濃度化合物的分辨或者是針對具體某一類化合物的識別，仍是當前一個非常具有挑戰(zhàn)性的難題。
　　近年來，Illinois大學Urbana-Champaign分校的Kenneth S. Suslick教授根據一系列在陣列上固定下來的氣敏染劑對不同氣體的顏色反應，研制出了一種新的氣體檢測陣列。該陣

2、列對于某一特定的被分析物具有良好的線性響應，對于某一被分析物的混合物也有其相應的響應。這種被其發(fā)明者稱為“可視嗅覺”的技術很類似于我們判斷石蕊試紙是否從藍色變到紅色，就可判斷溶液是否呈酸性一樣。因此，本文設計基于敏感薄膜陣列的圖像識別系統(tǒng)，用于對揮發(fā)性有機化合物氣體分子的識別，主要研究內容包括：
　　1.自組裝薄膜結構簡單并且容易控制，制備和表征也相對容易，通過對氣敏薄膜的自組裝制備，使氣體分子能被響應陣列探測從而獲得相應的響應圖

3、像。陣列所得的顏色變化模式給予醒目的視覺識別，即使分子健合力弱的氣體也可以進行區(qū)分。
　　2.顏色反應染劑組成具有巨大分辨能力的傳感器陣列，通過CMOS圖像傳感器進行響應圖像的采集。響應圖像通過圖像傳感器分解為RGB三基色信號并送到處理器中作進一步的處理。
　　3.根據敏感陣列遇到不同氣體的響應圖像所呈現的顏色差異設計圖像識別算法，將響應圖像的特征信息轉化為顏色直方圖的特征向量。據此設計顏色直方圖識別算法與顏色一致向量識別算

4、法，并對兩種算法作詳細比較。
　　4.在Xilinx Spartan-3 FPGA上設計基于MicroBlaze的嵌入式圖像識別系統(tǒng)以執(zhí)行相應的圖像識別算法。所設計的兩種算法都能實時執(zhí)行。顏色直方圖識別算法具有更快的運行速度，而顏色一致向量識別算法則有更高的識別效率。實驗結果表明，在此系統(tǒng)上用這兩種識別算法都可以根據揮發(fā)性有機化合物響應圖像的不同從而將不同的揮發(fā)性有機化合物進行有效的識別。
　　綜上，本文根據可視嗅覺技術設計