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基于ZYNQ的动态目标图像采集技术研究
| 论文题名： | 基于ZYNQ的动态目标图像采集技术研究 |
| 关键词： | 列车测速;光流法;图像采集;数据缓存;数据传输 |
| 摘要： | 为了实现作业流程的自动化、无人化，列车编组站或自动装货站台需要对缓行列车速度进行测量，唯此才能根据车速协同设备以及牵引机车的动作，针对缓行列车测速的特点，对光流法测速方法的适用性和关键特性进行深入研究，深入阐述了光流法测速的基本原理，并针对缓行列车测速的相关需求进行分析，尤其对测速精度及动态响应性进行了详细的探究论述，应用基于 ZYNQ 的缓行列车测速系统，解决列车测速过程中的测速精度要求较高、集成度要求严格等问题。 本文基于ZYNQ设计了一种缓行列车测速系统，该系统最核心的处理芯片选用Xilinx公司的Zynq-7000 SOC系列；接着采用SCCB协议对相机进行控制，并且采用AXI4-Stream协议进行数据的搬移，实现图像数据的实时采集和传输；然后针对 FPGA 内部存储空间容量较小的问题，采用型号为 NT5CC256M16的 DDR3 SDRAM 外部存储器完成对图像数据的实时缓存，该芯片的单个存储容量为4Gbit，满足此设计的需求；针对目前上位机缺少串口的问题，采用 CH340C 芯片实现图像数据传输到上位机；最后采集到的图像数据通过HDMI传输接口实时显示在液晶显示屏上,而被光流法计算模块处理后的图像数据通过串口传输到上位机。 建立基于 ZYNQ 的缓行列车测速系统，该系统主要包括相机采集模块、光流法计算模块、数据缓存模块以及数据传输模块。对于光流法计算模块，将传统的光流法进行分析、改善，使其在ZYNQ平台能够实现；对于数据缓存模块，将DDR3 SDRAM的存储空间进行适当划分，采用三个帧缓冲机制用作图像数据的处理，完成对运动目标图像数据的不间断缓存。 搭建实验平台进行测试，对基于 ZYNQ 的缓存缓行列车测速系统的图像数据传输、光流计算算法的稳定性进行多次验证。经过一定组数的重复试验后，通过对多组试验结果的分析、总结，表明系统在分辨率为1280x720，运动目标速度在0-30cm/s的条件下，适用于慢速运动目标地测速分析。 |
| 作者： | 戴宏林 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 宋玉贵;朱佳豪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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