Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения

Тип Реферат
Предмет Коммуникации и связь
Просмотров
1367
Размер файла
163 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения

Специализированные модели управления (СМУ) систем технического зрения

1. Исходные данные для проектирования

Необходимо построить СМУ, которое определяет положение движущегося объекта в поле зрения робота на каждом кадре изображения. Изображение, полученное с датчика, преобразуется в цифровую форму и представляется в виде матрицы размерностью М х N точек (M = N = 128). Каждая точка представляет собой яркость, которая закодирована 8 разрядами.

Размеры объекта mх n точек (m = n = 16). Положение объекта определяется путём нахождения координат точки, в которой принимает минимальное значение корреляционная функция Rисходного и эталонного изображения. Минимум функции Rищется на каждом кадре в поле Uразмерностью r х p (r = p = 5). Корреляционная функция для точки с координатами l, k в поле U вычисляется по формуле:

,

где ¾ точки исходного изображения; ¾ точки изображения эталона.

Начальное положение центра области U:

Хцн = М/2; Уцн = N/2.

Частота смены кадров ¾ 50 Гц.

Координаты объекта должны быть определены за время существования одного кадра.

2. Этап системного проектирования

На этом этапе необходимо разработать общий алгоритм функционирования системы технического зрения и её структурную схему.

Исходя из задания на проектирование системы технического зрения (СТЗ) должна выполнять следующие функции:

-преобразование аналогового сигнала, поступающего с датчика (Д) в цифровую форму;

-запоминание цифровых значений яркости точек в памяти;

-чтение цифровых значений яркостей точек в памяти;

-чтение цифровых значений яркостей точек исходного и эталонного изображений и вычисление функций корреляции;

-нахождение минимального значения функции корреляции в области U и выдача новых координат области V.

Преобразование аналогового сигнала и запись полученного цифрового значения должен осуществлять блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Для запоминания полученных цифровых значений яркостей точек необходимо оперативное запоминающее устройство изображения (ОЗУИ). Объём его определяется максимальными размерами представления изображения, то есть (M х N) 8 разрядных ячеек.

Требуемый объём ОЗУИ равен 16 Кбайт.

Для хранения эталона необходимо иметь постоянное ЗУ объёмом m х n байт (ПЗУ), т.е. 256 байта.

Чтение данных из ОЗУИ и ПЗУ, вычисление функций корреляции, нахождение минимального значения R и определение новых координат области U должно производиться вычислительным устройством (ВУ).

Для хранения новых координат необходимы два регистра РХ и РY. Запуск и останов ВУ производиться с пульта управления (ПУ). На рис. показана общая структура СТЗ.

Блок АЦП синхронно с частотой дискретизации осуществляет запись информации в ОЗУИ. По окончании записи одного кадра он выдаёт сигнал конца записи EW. ВУ опрашивает сигнал EWи, получив его, переходит на следующем кадре к вычислению функций корреляции и нахождению их минимума. Затем ВУ записывает в регистры PX и PYзначения найденных координат и переходит к опросу сигнала EW.

Рисунок 1 ¾ Общая структура СТЗ

Таким образом, доступ к ОЗУИ имеют поочерёдно блок АЦП (по записи) и ВУ (по чтению).

3. Проектирование отдельных блоков СТЗ

Организация блоков АЦП, ОЗУИ, ПЗУ трудности не представляет. Они выполняются по стандартным решениям. Остановимся на проектировании ВУ. Оно должно на каждом кадре осуществлять формирование координат точек области U, вычисление функций корреляции R в каждой из этих точек, для чего необходимо вычислять адреса точек исходного и эталонного изображений, находить минимальные значения функции корреляции и координат точки.

Внешний интерфейс ВУ:

D1¾ информационная шина с ОЗУИ;

D2¾ информационная шина с ПЗУ;

"Пуск", "Ост" ¾ линии для передачи сигналов "Пуск" и "Останов" с ПУ; EW¾ линия передачи сигнала EWс блока AЦП; Хцн, Yцн¾ шины ввода начальных координат; A1¾ шина адреса на ОЗУИ; A2¾ шина адреса на ПЗУ; X,Y¾ шины координат X и Y.

Определим внутренние запоминающие элементы: регистры Xц, Yц и Xт, Yт¾ для хранения координат соответственно центра и точек области U; X’т Y’т ¾ для хранения текущих координат точек "окна" вычисления функции R; AC¾ для формирования текущего значения функции R; Rmin¾ регистр минимального значения функции корреляции; m, n¾ для хранения размеров "окна"; r, p¾ для хранения размеров области U; Q¾ рабочий регистр; счётчики k, l¾ для организации циклов сканирования области U; i, j¾ для организации циклов сканирования "окна" вычисления функции R.

Так как m = n и r = p, то необходимо иметь только по одному регистру (m и r).

Определим разрядность регистров.

Все регистры координат имеют одну разрядность, определяемую как . В данном случае разрядность должна быть равна 7. Так как организация микросхем такова, что разрядность кратна 2, выбираем разрядность регистров Xц, Yц, Xт, Yт, X’т, Y’т равной 8.

Разрядность АС, Rmin определяется максимально возможным значением функции корреляции. Максимальное значение получается, если яркости всех точек в "окне" исходного изображения максимальны ( - 1), а яркости всех точек эталонов - минимальны (0).

В этом случае максимальное значение равно .

Следовательно, необходимо иметь 14 разрядов. Принимаем разрядность регистров АС и Rminравной 1 Разрядность регистра Q может быть равна 8.

Количество разрядов регистров m, r и счётчиков k, l и i, j равно соответственно и , т. е. четырём и трём.

Шина A1 формируется из выходов регистров X’т и Y’т, а шина A2¾ из i и j. Алгоритм функционирования ВУ показан на рис. 2.

В зависимости от требований к аппаратурным затратам и быстродействию данный алгоритм может быть реализован различными способами. По аппаратурным затратам самой экономичной является реализация, при которой все операции над регистрами выполняются на одном блоке обработки.

Однако при этом все операции выполняются последовательно и значит, быстродействие самое низкое.

Самой быстродействующей является реализация, при которой все возможные для совмещения операции выполняются на своих блоках обработки.

Исходя из алгоритма, можно выделить следующие параллельно работающие блоки:

-арифметический (АР);

-формирование координаты Х адреса (АХ);

-формирование координаты Y адреса (AY);

-счётчиков (СК);

-управления (БУ).

Блоки АР, АХ, AY, СК образуют операционный блок. Структурная схема для такого разделения изображена на рис. 3.

Арифметический блок выполняет микрокоманды Y3, Y10, Y14, Y15, Y29, Y21.

Блок формирования координаты АХ выполняют микрокоманды Y1, Y4 , Y8, Y16, Y19, Y30,Y23, Y25.

Блок формирования координаты AY аналогичен блоку АХ и служит для выполнения микрокоманд Y2, Y5, Y9, Y18, Y22, Y2

Блок счётчиков служит для организации циклов и выполняет микрокоманды Y6, Y7, Y11, Y12, Y17, Y20, Y24, Y27.

Блок управления предназначен для формирования управляющих сигналов аi, подаваемых на все блоки, для организации условных и безусловных переходов. Условные переходы производятся по сигналам: внешних условий (Х1), арифметического блока (Х2), с блока счётчиков (Х3 - Х6).

Рисунок 2 ¾ Алгоритм функционирования ВУ


Рисунок 2 ¾ Окончание рисунка


Рисунок 3 ¾ Структурная схема оптимальной реализации

На рис. 4. показан пример организации арифметического блока (М1 и М2¾ мультиплексоры; АЛУ ¾ арифметико-логическое устройство; ai¾ управляющие сигналы).

Рисунок 4 ¾ Организация арифметического блока


Блок управления может выдавать на каждый из блоков код микрокоманды, который с помощью дешифратора переводится в набор управляющих сигналов ai. Организация блока AX(AY) показана на рис. 5, а схема блока счётчиков на рис. Определим теперь для такой реализации время выполнения алгоритма, показанного на рис.2.

Т = [(((4m+3)n+6)r+3)p+4] tц,

где tц - время одного цикла.

Время цикла определяется временем прохождения сигналов по самому длинному пути среди всех блоков. В рассматриваемом устройстве таким путём является: чтение данных из ОЗУИ и ПЗУ, прохождение через мультиплексоры М1 и М2 арифметического блока, выполнение операции на АЛУ и запись в регистр Q.

Рисунок 5 ¾ Организация блока формирования координаты


В этом случае время цикла:

tц = tчт + tм + tАЛУ + tQ.

При построении устройства на элементах ТТЛШ логики может быть порядка 200 нс.

Если ввести конвейерные регистры на выходах ОЗУИ и ПЗУ, то время цикла можно уменьшить в два раза.

Для tц = 200 нс; Т = 5,4 мс.

Рисунок 6 ¾ Организация блока счётчиков

4. Реализация СТЗ на базе однокристального микропроцессора (КР1810)

технический зрения микропроцессор аппаратный

Рассмотрим пример реализации СТЗ при использовании в качестве ВУ микропроцессора КР1810 ВМ8 При разработке будем использовать общий алгоритм рис.2.

Разработка структуры аппаратных средств

Для разработки структуры ВУ на базе МП КР1810 ВМ86 необходимо поставить в соответствие элементы и узлы рис.3 - 6 элементам и узлам МПК.

Один из вариантов такого соответствия приведён в табл.

Таблица 1 ¾ Варианты соответствия

ПеременныеЗапоминающие узлы
Хцн, Yцн16-разрядный регистр PXYЦ(входной порт)
M(n)8-разрядный регистр РМ(вх. порт)
r(p)8-разрядный регистр PR(вх. порт)
X,Y16-разрядный регистр РXY(выходной порт)
Xт,Yт16-разрядной РОН ВР
Rmin16-разрядные ячейки стека
Xц, Yц16-разрядные ячейки стека
K8-разрядный РОН CH
L8-разрядный РОН CL
J8-разрядный РОН BH
I8-разрядный РОН BL
A1(X’т,Y’т)16-разрядный РОН SI
А216-разрядный РОН DI
R16-разрядный РОН DX
Q16-разрядный РОН AX
EW1-разрядный регистр PEW (входной порт)

Входные и выходные порты (регистры PXYЦ, РМ, PR, PXY, PEW) программно доступны МП как устройства ввода - вывода. Адреса регистров приведены в табл.2.

Таблица 2 ¾ Распределение адресов

Регистр

Условное обозначение

адреса

Адрес
PXYЦPort Xц00Н
Port m02Н
PRPort r03Н
PXYPort X04Н
PEWPort EW06Н

Регистры могут быть выполнены на микросхемах КР580ИР82(83) или КР 580ИК55. Память изображения и эталонов является программно доступной со стороны процессора как память данных. Распределение главной памяти приведено в табл. 3.

Таблица 3 ¾ Распределение памяти

ОЗУИ0000-3FFF
ПЗУ4000-40FF
СТЕК5000-50FF
Память программ 6000-FFFF

Координаты X и Y хранятся не в отдельных регистрах, а в одном 16 - ти разрядном регистре (ячейке памяти). Для адресации памяти достаточно 16 разрядов адреса. Регистры сегментов, кроме CS, перегружать после начальной установки не нужно. Адреса, выдаваемые по мультиплексированной шине адреса данных, запоминаются буферными регистрами К580 ИР82. Нагрузочная способность шины данных повышается шинными формирователями К580 ВА8 В рассматриваемом примере достаточно организовать работу МП в минимальном режиме. Структура ВУ на МП показана на рисунке 7.

Рисунок 7 ¾ Структура вычислительного устройства на МП4.2


Разработка программы функционирования

Программа разработана в соответствии с алгоритмом, показанным на рис. 2. На рис. 8 приведён текст программы на языке ассемблера и соответствие микрокоманд алгоритма.

Рисунок 8 ¾ Программа функционирования

Расчёт времени работы программы

Зная время выполнения каждой команды (см. рис. 8), можно определить общее время выполнения программы:

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

где tц определяется тактовой частотой процессора, tц = 200 нс.

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


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
147618
рейтинг
icon
3129
работ сдано
icon
1352
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
142374
рейтинг
icon
5881
работ сдано
icon
2654
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
95355
рейтинг
icon
2031
работ сдано
icon
1273
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
54 221 оценка star star star star star
среднее 4.9 из 5
Московский униыерситет им. Витте
Работа выполненна качественно и досрочно. Никаких доработок не понадобилось. Обращайтесь к...
star star star star star
Финансовый Университет при Правительстве РФ
Работа выполнена очень быстро. Написано простым, понятным языком) Все требования соблюдены.
star star star star star
Нижневартовский Государственный университет
Как всегда работа на высоте, самая лучшая из исполнителей, всегда буду обращаться!)
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Прокурорский надзор за соблюдением прав и свобод человека и гражданина

Решение задач, Прокурорский надзор

Срок сдачи к 4 нояб.

только что

Тест по теме « Предмет и метод экономической теории»

Другое, Микроэкономика

Срок сдачи к 19 сент.

только что

Нужно решить только 6 той столбик 2 задачи

Решение задач, Физика

Срок сдачи к 23 сент.

1 минуту назад

Слуховое восприятие умственно отсталых детей

Реферат, Психология лиц с умственной отсталостью

Срок сдачи к 18 сент.

2 минуты назад

Подобрать игры для пособия "Мате плюс"

Решение задач, математика

Срок сдачи к 18 сент.

3 минуты назад

Прокурорский надзор за исполнением законов и законностью правовых актов

Решение задач, Прокурорский надзор

Срок сдачи к 7 окт.

3 минуты назад

Тема Индивидуально. количество страниц 60. 3 цифры зачётки для...

Курсовая, Проектирование цифровых вычислительных (управляющих) устройств

Срок сдачи к 10 окт.

4 минуты назад

Составить статистический бланк (анкету, опросник).

Другое, Статистика

Срок сдачи к 30 сент.

4 минуты назад

Анализ "Диспут о счастье"

Контрольная, Практикум по анализу худ.текста

Срок сдачи к 8 окт.

4 минуты назад

Итоговый тест

Тест дистанционно, Стратегическое планирование и управление

Срок сдачи к 20 сент.

6 минут назад

Выполнить лабораторную работу

Лабораторная, Информационные технологии в менеджменте

Срок сдачи к 27 сент.

7 минут назад

Написать 4 отчета по практике

Отчет по практике, Нет

Срок сдачи к 28 сент.

8 минут назад

Отчет по производственной практике

Отчет по практике, Маркетинг

Срок сдачи к 1 окт.

9 минут назад

с 13:00 до 16:00

Онлайн-помощь, Банковское дело

Срок сдачи к 18 сент.

9 минут назад

Исследование пропускной способности государственной информационной системы

Статья, Информационные технологии

Срок сдачи к 30 сент.

10 минут назад
10 минут назад

Особенности обеспечения пожарной безопасности резервуарных парков в...

Статья, Пожарная безопасность

Срок сдачи к 23 сент.

10 минут назад

На листе форм

Чертеж, Черчение

Срок сдачи к 23 сент.

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно