基于ARM平台的波形合成器技术的研究

文中设计了一个可产生任意波形的波形合成系统,系统的软件设计采用uC/OS-Ⅱ操作系统配合uC/GUI图形交互界面,基于直接数字频率合成原理进行C语言编程实现。系统硬件设计包括五大主干部分,即含有STM32F103ZET型号的ARM芯片的主控模块、用于显示和交互的TFTLCD彩屏、DAC波形处理模块、5V和3.3V双电源配置模块、用于与PC机互联的串口通讯模块。测试验证本设计系统可合成产生一定意义上的任意波形。

基于空气耦合超声导波的信号技术研究

超声导波信号传输距离远,可以实现高效率,且检测精度高。以汽车上的点焊为研究对象,利用有限元方法,仿真建立了空气耦合超声产生导波的模型。通过空气耦合超声导波穿过点焊的超声信号,实现数据采集。由于导波中往往存在大量的模式,需要做波模识别。导波的多模式特点说明,导波可以经过很长的距离传播到结构中的任一点。最后,对大量采集的数据进行归类分析,掌握了在板材中和空气中波的存在形式,得出针对点焊的超声导波信号特征。

主动式双目视觉三维成像技术研究

本文引入结构光投影,通过投影随机散斑的方式,增加目标物体的特征点。实验结果表明,投影能有效的增加匹配点数、提高匹配精度。将该方法用于列车底部件的三维成像,得到了较好的三维成像结果。

一种用于结构光测量系统的投影仪标定技术

投影仪是光学三维测量系统中重要的设备,对投影仪进行标定是光学三维测量算法中的关键步骤。介绍了一种投影仪的标定方法,该方法基于传统的摄像机标定模型,借助摄像机及二维棋盘格标定板,并结合透视投影矫正方法获取投影仪标定特征点坐标,实现对投影仪的标定。该方法相对于现有的标定方法操作简便,标定成本低,有效降低了投影仪标定的复杂度。实验表明,标定精度能满足测量的要求。

基于FPGA的快速中值滤波算法研究

文中研究设计了一种基于Altera公司的低成本EP4CE6E22C8N型FPGA的快速中值滤波器,充分利用该FPGA丰富的硬件逻辑和存储资源,借助流水线操作的思想,滤波效率是基于PC软件处理的传统中值滤波算法的3000多倍,完全满足数字图像处理系统实时性要求。

一种基于DDS技术的2FSK铁道信号发生器

目前,我国铁道通信频率调制信号仍以二进制键控频移(2FSK)为主,为能够方便地产生2FSK调制信号,文中采用直接数字频率合成(DDS)技术研究设计了一种铁路专用的2FSK信号发生器。该信号发生器以FPGA为开发平台实现DDS模块功能,其输出离散电压信号经AD9708进行D/A转换,最后通过一个7阶椭圆低通滤波器输出正弦信号,同时单片机MSP430149作为整个系统的控制单元,控制信号的发送。所设计系统结构稳定,频率可调,相位连续,操作简单。

基于小波变换的轨道超声检测数据压缩研究

随着我国铁路几次大提速,轨道探伤工作的压力越来越大,提高现役钢轨检测速度的同时,原始检测数据的数据量也会迅速增大,超声数据的实时压缩算法的研究十分必要。小波变换近年来被广泛用于超声数据信号的处理,包括小波去噪、小波压缩等。文中重点研究了小波基、分解层数以及阈值的选取等因素对小波压缩效果的影响,通过仿真给出了最合适的参数以优化压缩算法。

基于MSP430G2553宽带压控放大器的研究

文中研究设计了一种基于MSP430G2553单片机控制的宽带压控放大器,它由前级固定增益放大模块、中间级压控增益放大模块、后级固定增益放大模块和衰减网络四部分组成。具有0~60d B增益可调,输出端噪声电压的峰值UoNpp≤100m V,高线性度和宽带宽等特点。

无线智能组网的传感器采集系统研究

文中基于MSP430F5438单片机和CC2530芯片,研究设计了一个模拟智能家居的无线智能组网传感器采集系统。可实时采集环境温度和湿度显示在TFT液晶屏上,同时智能控制风扇、加湿器等的工作。系统中的报警系统保证了模拟智能家居的安全性。

基于SVM的通信设备部件识别研究

为解决大型通信设备的部件识别问题,提出了一种将SIFT特征和SVM相结合的分类方法。首先,通过SIFT算法得到样本图片的feature集即特征向量,并通过K-means聚类算法得到中心矩阵,再分别将所有feature集与中心矩阵作欧氏距离计算并统计最小值位置,即可得到输入数据;然后,采用以高斯径向基函数为核函数的一对多SVM分类器进行训练;最后,对新的输入数据进行检测,并得到输出结果。试验结果表明,基于SVM的分类方法能够有效提高分类正确率,并达到92%以上。

基于稀疏表示的机车底部图像压缩研究

稀疏表示是一种力求用尽量少的元素来表示信号的图像处理方法,已广泛应用于图像处理领域。铁路运输业中,机车异常的主要检测手段是基于机器视觉检测,所以产生了大量图像数据。为了能够缓解图像存储和传输过程中造成的问题,需要对图像进行压缩。目前,车底图像的压缩主要使用的是JPEG法。本文提出采用稀疏表示对车底图像进行压缩处理,并对稀疏表示的常用算法正交匹配追踪法做出量化改进。实验仿真结果表明,采用稀疏表示进行图像压缩可显著减小图像存储空间,提高图像传输效率。

π相移技术在钢轨三维面型复原中应用效果分析

在傅里叶变换轮廓术(FTP)中,频谱中的基频分量包含物体的高度信息,基频分量的提取效果对物体三维形貌复原的精度有重要影响。通过π相移技术可以消除背景分量,即零频部分,从而能更好地提取出基频分量,减小测量误差。文中通过计算机仿真对含有噪声的光栅条纹图像进行三维恢复,证实了π相移技术对提高FTP测量精度的作用。并将该方法应用于钢轨表面轮廓的三维复原和测量,为钢轨磨耗和表面缺陷的测量提供有效方法。

基于MATLAB的数字图像处理教学软件的设计

分析了数字图像处理课程教学中采用MATLAB软件的优越性,在图像处理技术和MATLAB软件的基础上,利用MATLAB的图形用户界面(GUI)设计了数字图像处理教学软件平台。该软件涵盖图像空间域处理、图像频率域处理和插值放大三大模块,以及三大模块下常用的数字图像处理工具,满足对大学本科数字图像处理课程的基本教学需求。该教学软件具有良好的交互性,实用性和扩展性。采用该软件进行教学可以加深学生对于图像处理理论的理解,提高学习效率和教学效果。

基于相位测量轮廓术的钢轨三维轮廓检测

提出基于相位测量轮廓术实现还原钢轨三维轮廓的新方法。通过将由计算机生成的虚拟光栅投影到被测钢轨上,通过CCD获得被物体调制后的变形光栅图,然后通过相移算法、相位解包等步骤还原出物体的三位轮廓。分析了传统Stoilov算法的优点以及缺点,针对Stoilov算法可能出现的误差,提出了一种基于概率与统计的改进算法来减小误差。试验表明,将相位测量轮廓术应用于钢轨测量中是可行的。

一种数控超声检测波形合成器

文中以直接数字频率合成(DDS)技术为基础,FPGA为开发平台,单片机MSP430为控制器研究设计的超声波形合成器,可灵活选择信号波形,可调输出频率,可控信号脉冲数目,从而可适用于不同频率的超声探头及不同的检测对象,可有效增强超声探伤系统的适应性和灵活性。

基于HOG特征及SVM的机车车底螺栓检测方法

为了解决列车动态图像检测系统中对关键螺栓的定位、识别问题,提出了一种基于方向梯度直方图特征和支持向量机的方法检测螺栓。该方法首先利用轨边图像采集设备对车底图像进行采集,并针对关键螺栓分布区域分类为车钩缓冲装置挡板螺栓、转向架心盘螺栓、齿轮箱螺栓。然后针对不同分布区域的螺栓进行样本切割,提取样本方向梯度直方图特征。最后对机车车底图像进行螺栓检测,定位螺栓位置信息,以供判别螺栓丢失、螺栓松动等故障。结果表明,该方法对螺栓的检出率可达90%以上,适用于列车动态图像检测系统的要求。

基于超低功耗单片机的RTC时钟的设计实现

超低功耗仪器能够在电池供电情况下,工作较长时间。基于德州仪器的MSP430F5529单片机开发的实时时钟,兼顾了超低功耗性能,同时为实时系统的开发提供了一个廉价实用的控制器。该实时时钟集模拟时钟显示、数字时钟显示、背光度调节、时间设置和闹钟设置的功能于一体,充分利用了MSP430F5529单片机的诸多优良性能:低功耗、外部按键中断能力、高效的AD转换能力、本身所固有的RTC_A(实时时钟)模块和闹钟模块等等。总的来说文中基于单片机的实时时钟设计能够很好将模拟技术和数字技术结合,在人工智能方面采用键盘、声音相结合,极大地丰富了应用价值。

基于FPGA的I^2C接口的开发

提出一种利用现场可编程门阵列FPGA来实现I2C接口功能的方法。该方法解决了定制电路的不足,有效降低了系统的功耗,提高了设计的稳定性、可靠性以及灵活性,并减小了系统PCB板面积。

单精度浮点数FFT的FPGA实现

文中首先讨论了多种FFT算法及其基本原理,实现了基2频率抽取算法,采用单蝶形顺序处理的结构实现单精度浮点数FFT处理器。根据自顶向下的设计思想,将整个设计划分为6个子模块,分别对子模块进行设计,最后组合成FFT处理器。然后,文中介绍了浮点数加法器和浮点数乘法器的硬件实现,在其中引入流水线,大大提高了数据吞吐量,提高处理速度。在中间结果缓存单元的设计中,调用Altera IP Core中的三口RAM,能够同时读写数据,大大节省了运算时间。最后对FFT处理器进行了功能仿真和时序仿真,做了详尽的分析测试。结果表明,单精度浮点数FFT处理器达到了较高的运算精度,可稳定运行在62.5MHz,完成一次256点浮点数复数FFT运算需要33.056μs。与DSP和单片机实现的FFT相比,在性能上具有一定优势。

基于GPU的合成孔径超声成像算法并行处理

基于合成孔径超声成像的方法一般分为两个阶段:激励和采集阶段以及波束形成阶段。图形处理单元(GPU)的使用可以大大降低第二阶段的计算时间。文中主要研究在波束形成阶段的超声成像并行和利用基于CUDA架构的GPU技术的应用。实验结果表明,使用GPU并行进行加速,相对于使用单线程重建高出约200的加速比。