【摘要】：如今,隨著患結(jié)核病等慢性病的患者越來(lái)越多,幫助病人的智能輔助技術(shù)在生活中越來(lái)越重要。年輕人有著工作的壓力,忙碌的生活讓他們無(wú)暇顧及吃藥。而老年人作為一個(gè)特殊的群體,身體機(jī)能和認(rèn)知能力逐漸減弱,這將給他們的日常服藥造成障礙。醫(yī)院中,由于慢性病人需要定時(shí)、定點(diǎn)、定量服藥,護(hù)士必須走遍每個(gè)病床提醒患者服藥,工作效率較低。市場(chǎng)上許多藥盒雖然有了分類(lèi)提示功能,但是,很少有智能藥盒具有反饋功能,即直觀的將患者服藥的圖像反饋回去,使醫(yī)生和家人確認(rèn)患者服藥。因此,本文著手對(duì)智能藥盒監(jiān)控模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。利用Verilog語(yǔ)言完成基本功能設(shè)計(jì),完成拍攝,截圖,存儲(chǔ),顯示等基本操作,為后續(xù)功能實(shí)現(xiàn)打好硬件基礎(chǔ)。完成OV7670攝像頭初始化及實(shí)時(shí)拍攝功能,并將拍攝所得數(shù)據(jù)傳給FPGA。完成主存儲(chǔ)器SDRAM的控制電路,實(shí)現(xiàn)讀、寫(xiě)及自動(dòng)刷新數(shù)據(jù)。編寫(xiě)異步FIFO作為數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域傳輸?shù)木彺妗ｒ?qū)動(dòng)VGA顯示器實(shí)現(xiàn)顯示及截取圖像功能。研究一種驅(qū)動(dòng)攝像頭對(duì)皮膚進(jìn)行自動(dòng)追蹤的功能,利于行動(dòng)不便的患者完成后續(xù)的人臉識(shí)別功能。對(duì)比若干種基于皮膚模型的檢測(cè)算法,并實(shí)驗(yàn)。完成顏色空間轉(zhuǎn)換算法的處理。利用皮膚像素定位法分別對(duì)水平,垂直兩個(gè)方向的皮膚像素進(jìn)行跟蹤,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證�？紤]到該方法在方向上受限,嘗試將模糊集合理論引入到圖像處理和追蹤方向判定中,提出一種帶模糊集合的方向直接判定法,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,可較為準(zhǔn)確的判定皮膚區(qū)域位置。當(dāng)皮膚位置變化時(shí),方向能較為平滑的變化。在智能藥盒中加入人臉識(shí)別功能,防止病人服錯(cuò)或忘記服藥。研究多種人臉識(shí)別算法。利用像素灰度算法預(yù)處理所需圖像,提高圖像的質(zhì)量,并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的人臉識(shí)別功能。利用不同人員作為智能藥盒用戶驗(yàn)證識(shí)別過(guò)程,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成功識(shí)別率近90%,具有實(shí)用價(jià)值。最后,本文分析了人臉識(shí)別通過(guò)后,藥盒選擇的主要依據(jù)和主要原則,研究在各種情況下打開(kāi)藥盒的判斷方法,完成藥盒選擇邏輯及功能實(shí)現(xiàn)。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 智能藥盒監(jiān)控模塊的基本功能設(shè)計(jì)2.1 引言本章主要研究智能藥盒監(jiān)控模塊的基本功能與電路搭建。系統(tǒng)由攝像頭、處理器、存儲(chǔ)模塊、皮膚像素追蹤、人臉識(shí)別及圖像顯示幾個(gè)部分組成。本文將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)拍攝場(chǎng)景并在液晶屏上顯示；利用膚色模型對(duì)皮膚像素追蹤，防止躍出屏幕外；實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別控制藥盒打開(kāi)和對(duì)服藥畫(huà)面進(jìn)行截圖保存等功能。因此，本章中的研究重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)以上功能的基礎(chǔ)模塊搭建，即驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取數(shù)據(jù)，使用 SDRAM 儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，截取圖像并輸出給 VGA 顯示器實(shí)時(shí)顯示�？傮w框圖如下。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文.2 攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能是:實(shí)時(shí)拍攝目標(biāo)區(qū)域畫(huà)面，并將獲取數(shù)據(jù)傳回制器以便進(jìn)行后續(xù)處理。這就對(duì)方案設(shè)計(jì)提出了以下要求：（1）在選擇攝像模塊時(shí)，采集的圖像應(yīng)具有合適的分辨率。分辨率過(guò)小會(huì)導(dǎo)致圖片失真，，過(guò)則會(huì)對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，圖像處理部分產(chǎn)生負(fù)擔(dān)，增加數(shù)據(jù)處理時(shí)間。（2）像數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)穩(wěn)定，可靠。（3）成本應(yīng)控制在可接受范圍內(nèi)。綜合以上要求，經(jīng)過(guò)搜集資料及篩選，選擇了 OV7670 攝像頭。這是 OV司生產(chǎn)的一種 CMOS VGA 圖像傳感器。OV7670 圖像傳感器是一款低電壓MOS 攝像頭，通過(guò)串行攝像機(jī)控制總線協(xié)議（SCCB）控制。它具有 640*480感光陣列，最大三十萬(wàn)像素的分辨率較為適合本設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TH789

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639041