【摘要】：糧食是人民生活的必需品,是社會(huì)和諧穩(wěn)定和國家安全的重要保障。糧庫的監(jiān)測(cè)主要體現(xiàn)在質(zhì)與量?jī)蓚�(gè)方面,體積監(jiān)管是糧食數(shù)量監(jiān)管的重要方式之一,而體積監(jiān)管關(guān)鍵是糧面高度的監(jiān)控,本文在糧庫監(jiān)測(cè)和測(cè)距技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,提出了一種由變焦鏡頭獲得焦距與像距雙脈沖數(shù),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)物距的單目視覺測(cè)距新方法,設(shè)計(jì)了一種基于攝像技術(shù)的糧面高度測(cè)量裝置,在對(duì)糧庫環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的前提下,實(shí)現(xiàn)糧面高度的測(cè)量。論文具體研究工作包括:(1)以糧庫糧面高度測(cè)量研究現(xiàn)狀和糧庫計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)為前提,對(duì)糧面高度測(cè)量裝置總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,闡述系統(tǒng)的工作過程,并對(duì)圖像采集模塊和電機(jī)控制模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。圖像采集模塊選擇CMOS為圖像傳感器,以變焦USB攝像頭進(jìn)行圖像采集,然后通過無線收發(fā)器進(jìn)行圖像傳輸。電機(jī)控制模塊選用兩相四線步進(jìn)電機(jī),并通過芯片L9110s進(jìn)行驅(qū)動(dòng),控制核心采用Cortex-M3處理器,由集成在控制板的紅外模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,最后對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)。(2)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比空域內(nèi)典型的圖像清晰度算法,采用Brenner函數(shù)為圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù);通過分析一維搜索算法和二維搜索算法,選擇適合本系統(tǒng)的模式搜索算法,給出算法步驟和流程圖;對(duì)電機(jī)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),以8拍方式驅(qū)動(dòng),確定步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁順序,設(shè)定步進(jìn)電機(jī)分為五級(jí)進(jìn)行控制,確定每一級(jí)的步距角參數(shù),并對(duì)紅外模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)定紅外遙控器按鍵功能。(3)分析焦距、像距和物距之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)以大量實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,采用曲線擬合法確定滿足要求的分段函數(shù)表達(dá)式,并進(jìn)行誤差對(duì)比分析;分析數(shù)據(jù)庫二維輸入與一維輸出的映射關(guān)系,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)描述兩者的非線性關(guān)系,訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。(4)通過標(biāo)識(shí)物實(shí)驗(yàn)和糧庫模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)可行性。在實(shí)驗(yàn)用的標(biāo)識(shí)物下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),確定10-200cm范圍內(nèi)的80組距離,分別通過曲線擬合法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法計(jì)算相對(duì)誤差,曲線擬合法相對(duì)誤差不超過10%,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法相對(duì)誤差嚴(yán)格控制在3%以內(nèi),滿足精確度要求;進(jìn)行10-200cm范圍內(nèi)10組距離的重復(fù)性實(shí)驗(yàn),計(jì)算結(jié)果中最大方差值為2.615,滿足穩(wěn)定性要求。為驗(yàn)證本系統(tǒng)對(duì)于糧庫環(huán)境的適用性,建立糧庫模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn),精確度實(shí)驗(yàn)中計(jì)算5組距離下的相對(duì)誤差,其最大值為2.875%,重復(fù)性實(shí)驗(yàn)中計(jì)算5組距離下的方差,其最大值為1.85,滿足精確度要求和穩(wěn)定性要求。本文以糧庫測(cè)距研究現(xiàn)狀為基礎(chǔ),對(duì)糧面高度測(cè)量裝置進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),最后通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)滿足精確度和穩(wěn)定性要求,驗(yàn)證本系統(tǒng)在糧庫環(huán)境下的可行性。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S379.3;TP391.41
【圖文】：

本裝置圖像采集模塊選擇TTQ品牌下即插即用的USB攝像頭，并且?guī)в屑t外模塊，可以實(shí)現(xiàn)夜間的拍攝與監(jiān)控，實(shí)物圖如圖3-2所示。其中，鏡頭角度范圍為15~50°，分辨率為640*480，放大倍數(shù)為10倍，F(xiàn)1.6（6mm~60mm），鏡頭像素為30萬，內(nèi)置麥克風(fēng)。圖 3-2 攝像頭實(shí)物圖Figure3-2 Camera physical map其中，該裝置的攝像頭為三可變鏡頭，實(shí)物圖如圖 3-3 所示。通過鏡頭上的變焦環(huán)、聚焦環(huán)和光圈實(shí)現(xiàn)焦距、像距和亮度的調(diào)節(jié)。本次研究中固定光圈

乘法、6~12 個(gè)時(shí)鐘周期、具有 STM32 芯片的作用是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電/O 口進(jìn)行了定義，并設(shè)置為引出的硬件電路圖如圖 3-8 所示。通過穩(wěn)輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?3.3V，通過 PA2輸出。5VD81R50GND+C85C87IN OUTGOU T+C86C88-3 24-3GNDV2104圖 3-8 電源模塊電路圖Figure3-8 Power module circuit diagram-9 所示，通過按下 K1 按鍵實(shí)現(xiàn)手

a）紅外發(fā)光二極管 b）紅外接收頭圖 3-10 紅外收發(fā)裝置Figure3-10 Infrared transceiverIR1OUTVssVdd+3.3V1 2 3IRGND圖 3-11 紅外線模塊電路圖Figure3-11 Infrared module circuit diagram至片上外設(shè)VDD開/關(guān)開/關(guān)模擬輸入復(fù)用功能輸入器讀出

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃壘;辛立平;韓旭輝;魏建彥;;廣角天文望遠(yuǎn)鏡的自動(dòng)調(diào)焦[J];光學(xué)精密工程;2015年01期

2 洪裕珍;任國強(qiáng);孫健;;離焦模糊圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的分析與改進(jìn)[J];光學(xué)精密工程;2014年12期

3 呂新;鄭士富;;一種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)紙幣圖像識(shí)別方法的研究[J];山西建筑;2014年30期

4 王欣;袁坤;于曉;章明朝;;基于運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的雙目視覺三維重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];光學(xué)精密工程;2014年05期

5 張新新;張?jiān)?廉飛宇;;儲(chǔ)糧數(shù)量的電磁波探測(cè)技術(shù)研究[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2014年10期

6 褚芳芳;楊小輝;臧傳真;陳召安;;基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化數(shù)字糧庫監(jiān)管系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2014年01期

7 張雨濃;勞穩(wěn)超;余曉填;李鈞;;兩輸入冪激勵(lì)前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值與結(jié)構(gòu)確定[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2012年15期

8 楊勇;任工昌;郭海春;;智能糧庫曲面建模的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

9 任工昌;楊勇;郭海春;楊志偉;;基于GPRS的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2012年01期

10 孫穗;梁永輝;王三宏;;隨機(jī)并行梯度下降自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中算法收斂速度的仿真研究[J];光電工程;2011年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 黃德天;基于圖像技術(shù)的自動(dòng)調(diào)焦方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

2 陳國金;數(shù)字圖像自動(dòng)聚焦技術(shù)研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 張戈;基于自動(dòng)調(diào)焦的智能化糧庫監(jiān)測(cè)裝置的研究[D];陜西科技大學(xué);2017年

2 張晶;基于圖像處理的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)[D];中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所);2016年

3 丁歡歡;雙目立體視覺測(cè)距系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 周芳;雙目視覺中立體匹配算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2013年

5 郭海春;智能化糧庫糧食計(jì)量與溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];陜西科技大學(xué);2012年

6 楊勇;智能化糧庫計(jì)量技術(shù)與綜合管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];陜西科技大學(xué);2012年

7 劉永;基于圖像處理的袋裝倉糧食數(shù)量智能測(cè)算的研究[D];重慶交通大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2782768