一種基于fpga與4g網絡的路面裂縫檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種成像系統及對視頻圖像進行算法處理的技術與數據通信技術，尤其涉及一種基于FPGA與4G網絡的路面裂縫檢測系統。
【背景技術】
[0002]要致富先造路，可見我國經濟的發展離不開公路的建設。隨著改革開放，我國道路的建設也發生了日新月異的變化，隨之公路的道路養護就突顯出尤為重要，然而因為我國的道路養護水平比較落后加之各種天氣以及自然災害，路面就容易出現各種類別的破損，日積月累路面的破損程度就會更加嚴重，從而影響路面交通的正常行駛，所以需要對路面進行檢測，并對破損的路面進行相應的維護，并且我國交通工具數量較多，所以在不影響其他交通正常行駛的情況下，如何進行快捷的破損路面檢測成了道路養護的關鍵。因此通過視頻圖像檢測來識別破損路面和4G無線網絡傳輸組成一個系統是可行的。
[0003]現今國內外常用的路面檢測技術有以下3種:
[0004]1.紅外線激光器與CCD檢測，該系統采用高速攝像機與圖像采集卡，可以實現檢測路面裂紋的多項指標。其紅外線激光技術可以提供光源，但是激光會對人眼造成極大的傷害，設備昂貴，不利于產業化；
[0005]2.基于Visual C++.NET的路面圖像處理系統，一定程度上滿足了對路面裂縫檢測的工作要求，但是存在數據同步和圖像缺陷嚴重且該系統的體積過大等問題；
[0006]3.基于DSP+FPGA視頻檢測方案，用DSP進行數字信號處理(圖象處理、裂縫判定)，FPGA進行系統控制(圖象讀取、存儲等)，但這樣組成系統處理速度不能適應現今實時性的要求，而且復雜了系統的結構。
【實用新型內容】
[0007]為了避免當今國內外已有的技術實時性差，體積大且昂貴等不足，本技術方案給出的是一種基于FPGA與4G網絡的路面裂縫識別系統，極大的簡化了視頻圖像處理系統的結構，更加便捷化，靈活性高，提高了圖像處理的速率實現了圖像的實時處理與識別。技術方案如下:
[0008]基于FPGA與4G網絡的路面裂縫識別系統，包括圖像處理部分，定位部分，通信部分，其圖像處理部分包含著連接的cmos圖像傳感器、SDRAM以及FPGA芯片；定位部分包括著定位模塊，定位天線；系統通信部分包含著4G無線通信模塊開發板和PC機；4G無線通信模塊開發板將4G網絡作為傳輸媒介與PC機連接；系統所用的FPGA芯片通過USB接口與4G無線通信模塊相連，cmos攝像頭采集圖像存儲到SDRAM中，FPGA開始從SDRAM中讀取數據，對其進行一系列的算法處理并對其進行裂縫識別通過FPGA控制定位系統進行位置定位，FPGA向4G網絡控制模塊開發板發送指令將成功識別有裂縫的圖像信息和定位信息通過4G移動通信網絡傳輸給PC機，使之在PC機上顯示并受到監控。
[0009]有益效果
[0010]為了實現本實用新型的優良性能，將選用cyclone II系列的EP2C8Q208C8作為處理控制芯片，性價比較高，能夠有效的并且高速的處理采集到的圖像數據，并且便于調試。
[0011]為了實現本實用新型的優良性能，將選用0V7725型圖像傳感器進行視頻圖像采集，該傳感器體積小，工作電壓低，提供單片VGA攝像和影響處理器的所有功能，并且圖像最高達到60幀/秒，足以能夠滿足圖像采集的要求。
[0012]為了實現本實用新型的優良性能，將選用4G無線通訊模塊進行數據傳輸，以保證系統的實時性，高效性。
[0013]與現有的技術相比較，本實用新型有以下有益效果:
[0014]1.在不影響系統的性能的條件下，單獨采用FPGA作為處理與控制比采用FPGA+DSP在結構上更加簡單并且具備可移植性好，靈活性高等優點，使整個路面裂縫識別系統更加緊湊、高效。
[0015]2.采用cmos圖像傳感器取代傳統的CXD電荷耦合器，直接生產數字信號，不需要在系統中添加A/D轉換器，簡化了系統構造，并且cmos圖像傳感器的成本低廉，制造工藝簡單，耗電量低。
[0016]3.采用4G移動通信網絡來取代傳統GPRS網絡或者以太網，靈活性高，實時性強，網絡覆蓋廣，且在高速行駛移動的情況下不容易掉線。
【附圖說明】
[0017]圖1為基于FPGA與4G網絡的路面裂縫檢測系統的結構原理示意圖；
[0018]圖2為采集裂縫圖像算法處理的流程圖；
[0019]圖3為FPGA芯片與USB接口的引腳連接圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示的一種基于FPGA與4G網絡的路面裂縫識別系統結構原理示意圖，包括圖像信息處理部分，定位部分，通信部分。本實施例的圖像處理部分由cmos圖像傳感器、FPGA芯片，SDRAM構成；定位部分由定位模塊和天線構成；通信部分由4G無線通訊模塊和4G天線以及PC機組成。FPGA芯片連接定位模塊和4G無線通訊模塊以便對這兩個模塊進行控制。cmos圖像傳感器從地面上獲取路面的圖像信息后，通過FPGA芯片存儲到SDRAM然后再讀取進行圖像算法處理從而進行裂縫檢測，當然檢測到有裂縫后FPGA芯片立馬獲取定位信息，然后FPGA芯片將裂縫路面圖像和定位信息通過數據打包由4G無線通訊模塊通過4G網絡傳輸到PC機上，此外也可以通過PC機來得知系統前端的工作狀態，從而達到監控整個檢測系統的目的。
[0021]如圖2所示是算法處理部分，該部分數據量較大，且要保證處理的實時性，所以選擇cyclone II系列的EP2C8Q208C8，該芯片性價比較高，處理速度快，I/O接口多，靈活性高。首先先從SDRAM中讀取存儲的圖像進行圖像增強處理，隨之進行平滑處理(中值濾波)，然后就要將有效信息分割出來，再就進行sobel邊緣檢測算法，使之更加明顯，然而處理后還會有一些噪聲，因此再進行二值化化去噪，去噪之后的圖像會變的模糊，所以要進行膨脹再腐蝕，隨之進行投影特征提取從而使之可以檢測是否含有裂縫，然后輸出有裂縫的圖像。
[0022]如圖3所示為FPGA芯片與USB接口的引腳連接部分，為了方便USB接口通訊，選取通訊接口控制CH376芯片，CH376S的DO?D7的引腳是并口的8位雙向數據總線，分別依次與 FPGA 芯片 EP2C8Q208C8 的引腳 P_21、P_22、P_23、P_24、P_25、P_26、P_27、P_2 相連接，CH376S芯片引腳INT# (中斷請求輸出)、引腳WR# (并口的寫選通輸入)、引腳RD# (并口的讀選通輸入)、引腳AO (并口的地址輸入，區分命令口與數據口)分別依次與FPGA芯片引腳 P_20、P_19、P_18、P_17 相連接。
【主權項】
1.一種基于FPGA與4G網絡的路面裂縫檢測系統，包括圖像處理部分，定位部分，通信部分，其特征在于，其圖像處理部分包含著連接的cmos圖像傳感器、SDRAM以及FPGA芯片；定位部分包括著定位模塊，定位天線；系統通信部分包含著4G無線通信模塊開發板和PC機；4G無線通信模塊將4G網絡作為傳輸媒介與PC機連接；系統所用的FPGA芯片通過USB接口與4G無線通信模塊開發板相連。2.如權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述SDRAM以及FPGA芯片為cycloneII系列的 EP2C8Q208C8。
【專利摘要】本實用新型為一種基于FPGA與4G網絡的路面裂縫檢測系統，包括圖像處理部分，定位部分，通信部分，其特征在于，其圖像處理部分包含著連接的cmos圖像傳感器、SDRAM以及FPGA芯片；定位部分包括著定位模塊，定位天線；系統通信部分包含著4G無線通信模塊開發板和PC機；4G無線通信模塊將4G網絡作為傳輸媒介與PC機連接；系統所用的FPGA芯片通過USB接口與4G無線通信模塊開發板相連。本系統簡化了視頻圖像處理系統的結構，更加便捷化，靈活性高，提高了圖像處理的速率實現了圖像的實時處理與識別。
【IPC分類】H04N7/18, H04N5/14
【公開號】CN204721490
【申請號】CN201520413090
【發明人】李鵬, 杜敏, 趙芬芬, 柴文兵
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月16日