трусики женские украина

На головну

 Спеціалізовані моделі управління (БМУ) систем технічного зору - Комунікації і зв'язок

Спеціалізовані моделі управління (БМУ) систем технічного зору

1. Вихідні дані для проектування

Необхідно побудувати СМУ, яке визначає положення рухомого об'єкту в полі зору робота на кожному кадрі зображення. Зображення, отримане з датчика, перетворюється в цифрову форму і представляється у вигляді матриці розмірністю М х N точок (M = N = 128). Кожна точка являє собою яскравість, яка закодована 8 розрядами.

Розміри об'єкта m х n точок (m = n = 16). Положення об'єкта визначається шляхом знаходження координат точки, в якій приймає мінімальне значення кореляційна функція R вихідного і еталонного зображення. Мінімум функції R шукається на кожному кадрі в поле U розмірністю r х p (r = p = 5). Кореляційна функція для точки з координатами l, k в поле U обчислюється за формулою:

,

где? точки вихідного зображення; ? точки зображення еталона.

Початкове положення центру області U:

Хцн = М / 2; Уцн = N / 2.

Частота зміни кадрів ? 50 Гц.

Координати об'єкта повинні бути визначені за час існування одного кадру.

2. Етап системного проектування

На цьому етапі необхідно розробити спільний алгоритм функціонування системи технічного зору і її структурну схему.

Виходячи з завдання на проектування системи технічного зору (СТЗ) повинна виконувати наступні функції:

n перетворення аналогового сигналу, що надходить з датчика (Д) в цифрову форму;

n запам'ятовування цифрових значень яскравості точок в пам'яті;

n читання цифрових значень яскравостей точок в пам'яті;

n читання цифрових значень яскравостей точок вихідного і еталонного зображень і обчислення функцій кореляції;

n знаходження мінімального значення функції кореляції в області U і видача нових координат області V.

Перетворення аналогового сигналу і запис отриманого цифрового значення має здійснювати блок аналого-цифрового перетворювача (АЦП).

Для запам'ятовування отриманих цифрових значень яскравостей точок необхідно оперативний пристрій зображення (ОЗУІ). Обсяг його визначається максимальними розмірами представлення зображення, тобто (M х N) 8 розрядних осередків.

Необхідний обсяг ОЗУІ дорівнює 16 Кбайт.

Для зберігання еталона необхідно мати постійне ЗУ об'ємом m х n байт (ПЗУ), тобто 256 байта.

Читання даних з ОЗУІ і ПЗУ, обчислення функцій кореляції, знаходження мінімального значення R і визначення нових координат області U повинно проводитися обчислювальним пристроєм (ВУ).

Для зберігання нових координат необхідні два регістри РХ і рy. Запуск і зупинка ВУ проводитися з пульта управління (ПУ). На рис. показана загальна структура СТЗ.

Блок АЦП синхронно з частотою дискретизації здійснює запис інформації в ОЗУІ. Після закінчення запису одного кадру він видає сигнал кінця записи EW. ВУ опитує сигнал EW і, отримавши його, переходить на наступному кадрі до обчислення функцій кореляції і знаходженню їх мінімуму. Потім ВУ записує в регістри PX і PY значення знайдених координат і переходить до опитування сигналу EW.

Малюнок 1 ? Загальна структура СТЗ

Таким чином, доступ до ОЗУІ мають по черзі блок АЦП (по запису) і ВУ (з читання) .3. Проектування окремих блоків СТЗ

Організація блоків АЦП, ОЗУІ, ПЗУ труднощі не представляє. Вони виконуються за стандартними рішеннями. Зупинимося на проектуванні ВУ. Воно повинно на кожному кадрі здійснювати формування координат точок області U, обчислення функцій кореляції R в кожній з цих точок, для чого необхідно обчислювати адреси точок вихідного і еталонного зображень, знаходити мінімальні значення функції кореляції і координат точки.

Зовнішній інтерфейс ВУ:

D1? інформаційна шина з ОЗУІ;

D2? інформаційна шина з ПЗУ;

"Пуск", "Ост" ? лінії для передачі сигналів "Пуск" і "Стоп" з ПУ; EW ? лінія передачі сигналу EW з блоку AЦП; Хцн, Yцн? шини введення початкових координат; A1? шина адреси на ОЗУІ; A2? шина адреси на ПЗУ; X, Y ? шини координат X і Y.

Визначимо внутрішні запам'ятовуючі елементи: регістри Xц, Yці Xт, Yт? для зберігання координат відповідно центру і точок області U; X'т Y'т ? для зберігання поточних координат точок "вікна" обчислення функції R; AC ? для формування поточного значення функції R; Rmin? регістр мінімального значення функції кореляції; m, n ? для зберігання розмірів "вікна"; r, p ? для зберігання розмірів області U; Q ? робочий регістр; лічильники k, l ? для організації циклів сканування області U; i, j ? для організації циклів сканування "вікна" обчислення функції R.

Так як m = n і r = p, то необхідно мати тільки по одному регістру (m і r).

Визначимо розрядність регістрів.

Всі регістри координат мають одну розрядність, яка визначається як. В даному випадку розрядність повинна дорівнювати 7. Так як організація мікросхем така, що розрядність кратна 2, вибираємо розрядність регістрів Xц, Yц, Xт, Yт, X'т, Y'травной 8.

Розрядність АС, Rminопределяется максимально можливим значенням функції кореляції. Максимальне значення виходить, якщо яскравості усіх точок в "вікні" вихідного зображення максимальні (- 1), а яскравості усіх точок еталонів - мінімальні (0).

У цьому випадку максимальне значення одно.

Отже, необхідно мати 14 розрядів. Приймаємо розрядність регістрів АС і Rminравной 1 Розрядність регістра Q може дорівнювати 8.

Кількість розрядів регістрів m, r і лічильників k, l і i, j одно соответственноі, т. Е. Чотирьом і трьом.

Шина A1форміруется з виходів регістрів X'ті Y'т, а шина A2? з i і j. Алгоритм функціонування ВУ показаний на рис. 2.

Залежно від вимог до апаратурним витратам і швидкодії даний алгоритм може бути реалізований різними способами. За апаратурним витратам найекономічнішою є реалізація, при якій всі операції над регістрами виконуються на одному блоці обробки.

Однак при цьому всі операції виконуються послідовно і значить, швидкодія найнижче.

Найшвидкодіючою є реалізація, при якій всі можливі для поєднання операції виконуються на своїх блоках обробки.

Виходячи з алгоритму, можна виділити наступні паралельно працюючі блоки:

n арифметичний (АР);

n формування координати Х адреси (АХ);

n формування координати Y адреси (AY);

n лічильників (СК);

n управління (БУ).

Блоки АР, АХ, AY, СК утворюють операційний блок. Структурна схема для такого поділу зображена на рис. 3.

Арифметичний блок виконує мікрокоманд Y3, Y10, Y14, Y15, Y29, Y21.

Блок формування координати АХ виконують мікрокоманд Y1, Y4, Y8, Y16, Y19, Y30, Y23, Y25.

Блок формування координати AY аналогічний блоку АХ і служить для виконання мікрокоманд Y2, Y5, Y9, Y18, Y22, Y2

Блок лічильників служить для організації циклів і виконує мікрокоманд Y6, Y7, Y11, Y12, Y17, Y20, Y24, Y27.

Блок управління призначений для формування сигналів аi, що подаються на всі блоки, для організації умовних і безумовних переходів. Умовні переходи виробляються за сигналами: зовнішніх умов (Х1), арифметичного блоку (Х2), з блоку лічильників (Х3-Х6).

Малюнок 2 ? Алгоритм функціонування ВУ

Малюнок 2 ? Закінчення малюнка

Малюнок 3 ? Структурна схема оптимальної реалізації

На рис. 4. показаний приклад організації арифметичного блоку (М1И М2? мультиплексори; АЛУ ? арифметико-логічний пристрій; ai? керуючі сигнали).

Малюнок 4 ? Організація арифметичного блоку

Блок управління може видавати на кожен з блоків код мікрокоманд, який за допомогою дешифратора переводиться в набір керуючих сигналів ai. Організація блоку AX (AY) показана на рис. 5, а схема блоку лічильників на рис. Визначимо тепер для такої реалізації час виконання алгоритму, показаного на рис.2.

Т = [(((4m + 3) n + 6) r + 3) p + 4] tц,

де tц- час одного циклу.

Час циклу визначається часом проходження сигналів по найдовшому шляху серед всіх блоків. У розглянутому пристрої таким шляхом є: читання даних з ОЗУІ і ПЗУ, проходження через мультиплексори М1И М2аріфметіческого блоку, виконання операції на АЛУ і запис в регістр Q.

Малюнок 5 ? Організація блоку формування координати

У цьому випадку час циклу:

tц = tчт + ТМ + tАЛУ + tQ.

При побудові пристрою на елементах ТТЛШ логіки може бути порядку 200 нс.

Якщо ввести конвеєрні регістри на виходах ОЗУІ і ПЗУ, то час циклу можна зменшити в два рази.

Для tц = 200 нс; Т = 5,4 мс.

Малюнок 6 ? Організація блоку лічильників

 4. Реалізація СТЗ на базі однокристальної мікропроцесора (КР1810)

технічний зору мікропроцесор апаратний

Розглянемо приклад реалізації СТЗ при використанні як ВУ мікропроцесора КР1810 ВМ8 При розробці будемо використовувати загальний алгоритм рис.2.

Розробка структури апаратних засобів

Для розробки структури ВУ на базі МП КР1810 ВМ86 необхідно поставити у відповідність елементи і вузли рис.3 - 6 елементам і вузлам МПК.

Один з варіантів такої відповідності приведений у табл.

Таблиця 1 ? Варіанти відповідності

 Змінні Запам'ятовуючі вузли

 Х цн, Y цн 16-розрядний регістр PXYЦ (вхідний порт)

 M (n) 8-розрядний регістр РМ (вх. Порт)

 r (p) 8-розрядний регістр PR (вх. порт)

 X, Y 16-розрядний регістр РXY (вихідний порт)

 X т, Y т 16-розрядної РОН ВР

 R min 16-розрядні осередку стека

 X ц, Y ц 16-розрядні осередку стека

 K 8-розрядний РОН CH

 L 8-розрядний РОН CL

 J 8-розрядний РОН BH

 I 8-розрядний РОН BL

 A 1 (X 'т, Y' т) 16-розрядний РОН SI

 А 16 лютого-розрядний РОН DI

 R 16-розрядний РОН DX

 Q 16-розрядний РОН AX

 EW 1-розрядний регістр PEW (вхідний порт)

Вхідні і вихідні порти (регістри PXYЦ, РМ, PR, PXY, PEW) програмно доступні МП як пристрої введення - виведення. Адреси регістрів наведені в табл.2.

Таблиця 2 ? Розподіл адрес

 Регістр

 Умовне позначення

 адреси Адреса

 PXYЦ

 Port X ц 00Н

 PI Port m 02Н

 PR Port r 03Н

 PXY Port X 04Н

 PEW Port EW 06Н

Регістри можуть бути виконані на мікросхемах КР580ІР82 (83) або КР 580ІК55. Пам'ять зображення і еталонів є програмно доступною з боку процесора як пам'ять даних. Розподіл головною пам'яті наведено в табл. 3.

Таблиця 3 ? Розподіл пам'яті

 ОЗУІ 0000-3FFF

 ПЗУ 4000-40FF

 СТЕК 5000-50FF

 Пам'ять програм 6000-FFFF

Координати X і Y зберігаються не в окремих регістрах, а в одному 16 - ти розрядному регістрі (комірці пам'яті). Для адресації пам'яті достатньо 16 розрядів адреси. Регістри сегментів, крім CS, перевантажувати після початкової установки не потрібно. Адреси, видавані по мультиплексированной шині адреси даних, запам'ятовуються буферними регістрами К580 ІР82. Здатність навантаження шини даних підвищується шинними формувачами К580 ВА8 У розглянутому прикладі достатньо організувати роботу МП в мінімальному режимі. Структура ВУ на МП показана на малюнку 7.

Малюнок 7 ? Структура обчислювального пристрою на МП4.2

Розробка програми функціонування

Програма розроблена відповідно до алгоритму, показаним на рис. 2. На рис. 8 приведений текст програми на мові асемблера та відповідність мікрокоманд алгоритму.

Рисунок 8 ? Програма функціонування

Розрахунок часу роботи програми

Знаючи час виконання кожної команди (див. Рис. 8), можна визначити загальний час виконання програми:

Т = [(((52m + 37) n + 97) r + 37) p + 74] tц,

де tцопределяется тактовою частотою процесора, tц = 200 нс.

Для m = n = 16 і r = p = 5; T = 70 мс.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка