儀器儀表數(shù)字圖像的識別及其應用

　　圖像傳感器的SDA和SCL分別為內部寄存器配置數(shù)據(jù)線和時鐘線，單片機通過P1.2、P1.3模擬I2C總線對圖像傳感器內部寄存器進行配置，使得圖像數(shù)據(jù)輸出為QVGA格式，在QVGA的基礎之上再次對輸出數(shù)據(jù)進行水平、垂直方向分別8抽樣，使得最終輸出為像素為60×80;幀同步輸出信號VSYNC引腳接入單片機P3.2口，由P3.2引腳捕捉該信號，當捕捉到幀同步輸出信號時，開始采集儀表圖像數(shù)據(jù)，圖像有效數(shù)據(jù)是通過單片機對有效像素信號捕捉獲取的，有效像素信號是指圖像傳感器像素時鐘信號PCLK接74HC74二分頻后與行同步信號HREF經過與非門的信號;主函數(shù)中對像素時鐘信號PCLK進行捕捉，在該信號有效時，選通圖像采集數(shù)據(jù)控制線，將圖像保存在緩存，然后使圖像數(shù)據(jù)線無效，將緩存數(shù)據(jù)存儲到62LV256存儲器中，這樣就得到了一個像素點的灰度值;行同步信號HREF接入單片機定時器T0中斷，當單片機捕捉到該信號時，行地址加1，當采集完最后一行時將標識置1，退出圖像采集程序，到此完成對一幀圖像的采集。

　　一幀采集完事之后通過無線收發(fā)模塊傳送至控制中心，控制中心利用該數(shù)據(jù)按照BMP格式進行組裝，生成BMP文件顯示。74HC573主要是利用分時復用技術解決單片機資源不夠的問題。

　　數(shù)字圖像識別流程

　　本系統(tǒng)采用C語言進行程序設計，通過控制圖像傳感器的場同步信號(VSYNC)、行同步信號(HREF)以及像素時鐘信號(PCLK)，完成一幀圖像采集，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到擴展的外部數(shù)據(jù)存儲器中。采集到的數(shù)字圖像先經過灰度變換、均值濾波、中值濾波、二值化等預處理[7]過程，濾除圖像中噪聲等無關信息，使圖像信息量最小化;其次對采集圖像進行字符定位;利用模板匹配的方法進行識別，計算匹配率，匹配率最大的就是識別的結果。數(shù)字圖像識別流程圖如圖3所示。

　　數(shù)字圖像預處理過程如圖4所示。經過預處理后，在標準模板基礎上采用模板匹配的方法就很容易得出數(shù)字圖像識別的結果。本系統(tǒng)在非理想環(huán)境下，經過大量的數(shù)據(jù)采集、識別實驗，識別結果正確率達95%以上，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　數(shù)字圖像識別在檢測系統(tǒng)中的應用

　　基于數(shù)字圖像識別技術的特點，我們將其應用在對建筑環(huán)境的水表識別系統(tǒng)中，通過無線網(wǎng)絡將水表的實時數(shù)據(jù)傳送給控制中心，這樣控制中心可以根據(jù)數(shù)據(jù)對水表進行實時監(jiān)控，既減少了人為因素所造成的誤判，也減少由其他傳感器干擾引起的數(shù)據(jù)錯誤，提高了工作效率。

　　結合水表在建筑環(huán)境中應用的特點，我們設計了一個三層的無線網(wǎng)絡結構來實現(xiàn)水表數(shù)據(jù)和控制中心之間的傳輸。無線網(wǎng)絡拓撲結構如圖5所示。

　　三層組網(wǎng)模式中各層之間任務有明確分工，末端節(jié)點主要實現(xiàn)對水表數(shù)據(jù)的采集與識別，并將識別結果傳給控制中心;考慮到傳輸距離的問題，我們在末端節(jié)點與控制中心間加入了中繼器，中繼器是末端節(jié)點和控制中心間橋梁，其作用主要是將接收到的末端節(jié)點數(shù)據(jù)加強后傳送給控制中心，同時也能將控制中心的命令發(fā)送給末端節(jié)點;控制中心接收水表的實時數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理。設計中控制中心最大可管理255個中繼器設備，每個中繼器設備可以接收255個末端節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

　　無線網(wǎng)絡拓撲結構僅僅是一個網(wǎng)絡模式，要真正意義上實現(xiàn)網(wǎng)絡間的可靠通信，還必須依靠相應網(wǎng)絡通信協(xié)議的支持。本系統(tǒng)采用自定義的統(tǒng)一的通信包進行通信，通信數(shù)據(jù)是成幀成包發(fā)送的。系統(tǒng)總體數(shù)據(jù)傳輸流程示意圖如圖6所示。