第一部分 設(shè)計(jì)概述 /Design Introduction

1、概述

在圖像處理領(lǐng)域，圖像識(shí)別是較為困難而關(guān)鍵的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到娛樂(lè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)數(shù)字識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)在車(chē)牌識(shí)別、運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼識(shí)別等多處運(yùn)用。本系統(tǒng)包括了攝像頭讀取圖像、圖像灰度處理、數(shù)字識(shí)別、HDMI顯示四個(gè)主要模塊，成功識(shí)別到純底色上的一位數(shù)字，并在顯示屏上的數(shù)字表中選中該數(shù)字，基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的功能。

2、成品展示

第二部分 系統(tǒng)組成及功能說(shuō)明 /System Construction & Function Description

計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的功能：（1）攝像頭驅(qū)動(dòng) （2）對(duì)攝像頭拍攝到的圖片進(jìn)行灰度化處理 （3）對(duì)0-9進(jìn)行識(shí)別（4）識(shí)別的結(jié)果在屏幕上對(duì)應(yīng)顯示

已實(shí)現(xiàn)的功能：（1）攝像頭驅(qū)動(dòng) （2）對(duì)攝像頭拍攝到的圖片進(jìn)行灰度化處理 （3）對(duì)0-9進(jìn)行識(shí)別（4）識(shí)別的結(jié)果在屏幕上對(duì)應(yīng)顯示

具體操作攝像頭拍攝背景為純色的圖片，將數(shù)字分別置于屏幕上紅色的框中（數(shù)字必須完全在框內(nèi)，且框中只能有一個(gè)數(shù)字，觀察屏幕左上角圖片的變化情況。（再運(yùn)行工程時(shí)請(qǐng)刷新.coe文件地址）

項(xiàng)目系統(tǒng)框圖：

整體框圖結(jié)構(gòu)如下：

系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)

分模塊設(shè)計(jì)

（1）分頻模塊

系統(tǒng)時(shí)鐘clk_in1輸入，輸出out1 100MHz用于攝像頭驅(qū)動(dòng)，輸出out2 200MHz用于圖像MIPI信號(hào)轉(zhuǎn)RGB

（2）攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊

（3）對(duì)圖像MIPI信號(hào)轉(zhuǎn)RGB信號(hào)模塊

輸出的clk_pixel像素顯示時(shí)鐘控制灰度化處理，數(shù)字識(shí)別和顯示模塊，輸出的setx,sety用于定位像素點(diǎn)位置，輸出的rgb_data即圖像RGB信息，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，輸出的hsync,vsync,vde用于最終的HDMI顯示

（4）灰度化處理模塊

通過(guò)對(duì)圖像RGB信息進(jìn)行處理，

得到一位數(shù)的灰度信號(hào)并輸出。

（5）數(shù)字識(shí)別模塊

輸入灰度化處理得到的二值數(shù)據(jù)，以及像素點(diǎn)位置坐標(biāo)setx,sety，輸出識(shí)別到的數(shù)字num

我們采用基于數(shù)字特征的算法進(jìn)行數(shù)字的識(shí)別，通過(guò)對(duì)圖像灰度化處理后產(chǎn)生的二值數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)字特征的提取和統(tǒng)計(jì)來(lái)完成對(duì)數(shù)字的識(shí)別。

1）首先在屏幕上限定好x坐標(biāo)為540-740，y坐標(biāo)為227-493的部分，當(dāng)攝像頭拍攝到數(shù)字處于這個(gè)區(qū)域內(nèi)，就可以得到識(shí)別。

2）作三條標(biāo)線x1,x2,y，基于打印體，x1在豎直方向的2/5處的水平線，x2在豎直方向的2/3處的水平線，y在水平方的1/2處的垂直線，數(shù)字特征如下：

通過(guò)邊沿檢測(cè)，當(dāng)二值數(shù)據(jù)在標(biāo)線處發(fā)生一次改變，與標(biāo)線的交叉點(diǎn)個(gè)數(shù)就加一，對(duì)于數(shù)字2，3，5，判斷交叉點(diǎn)位置的左右，就由此就可以完成從0到9全部數(shù)字的識(shí)別。

（6）圖像顯示模塊

統(tǒng)一用圖像MIPI信號(hào)轉(zhuǎn)RGB信號(hào)模塊輸出的像素時(shí)鐘clk_pixel控制。

Rgb_test部分：將數(shù)字識(shí)別模塊輸出的num（即檢測(cè)到的數(shù)字）和灰度化處理之后的二值信號(hào)以及像素點(diǎn)坐標(biāo)信息setx,sety輸入。為了方便檢測(cè)，在屏幕上畫(huà)出x坐標(biāo)為540，740，y坐標(biāo)為227，493的四根紅線，識(shí)別時(shí)需要將數(shù)字放置與紅線形成的框中。在左上角規(guī)定x坐標(biāo)為30-130，y坐標(biāo)為40-140的區(qū)域，用于顯示如下圖片，圖片信息存放于rom中。

當(dāng)識(shí)別出數(shù)字時(shí)，如識(shí)別出1，圖片中數(shù)字1對(duì)應(yīng)的部分背景變?yōu)楹谏珨?shù)字變?yōu)榘咨喈?dāng)于數(shù)字1“被選中”，其他情況類似，沒(méi)有識(shí)別到數(shù)字時(shí)圖片不發(fā)生變化，識(shí)別到0圖片消失。屏幕上其余部分顯示攝像頭拍攝并實(shí)時(shí)處理后的灰度圖像。最終輸出屏幕上需要顯示的圖像的RGB信息。

HDMI_Driver部分：調(diào)用IP:rgb2dvi_0，將處理后的RGB信息等輸入，完成HDMI顯示。

第三部分 完成情況及性能參數(shù) /Final Design & Performance Parameters

設(shè)計(jì)功能：

（1）攝像頭驅(qū)動(dòng)；

（2）對(duì)攝像頭拍攝到的圖片進(jìn)行灰度化處理；

（3）對(duì)0-9進(jìn)行識(shí)別；

（4）識(shí)別的結(jié)果在屏幕上對(duì)應(yīng)顯示。

均已實(shí)現(xiàn)

未識(shí)別到數(shù)字時(shí)：

識(shí)別數(shù)字時(shí)：

當(dāng)數(shù)字1位于紅色框中，左上角圖片中的1背景變黑，數(shù)字變白，“1”被選中，與設(shè)計(jì)目標(biāo)相符。

識(shí)別數(shù)字時(shí)，為了得到正確穩(wěn)定的輸出，數(shù)字必須完全放置于框中，且一個(gè)框中只能出現(xiàn)一個(gè)數(shù)字。

攝像頭讀取的圖像：（根據(jù)攝像頭的具體情況選擇黑底白字或白底黑字）