儀器儀表數字圖像的識別及其應用

　　摘要：本文針對儀器儀表應用環(huán)境的實(shí)際情況，設計了數字圖像識別硬件平臺，采用STC12LE5A60S2單片機驅動(dòng)圖像傳感器OV7670采集圖像，可減少由人為因素或傳感器干擾引起的數據錯誤，省去采集卡，節省了成本。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信，成功地將數字圖像識別技術(shù)應用到了檢測環(huán)境中。經(jīng)過(guò)試驗，證明了系統的穩定性。

　　關(guān)鍵詞：圖像采集;無(wú)線(xiàn)通信;STC12LE5A60S2;OV7670引言

　　目前，儀器儀表被廣泛地應用于各行各業(yè)的測量系統中。但是，由于某些儀器儀表只是通過(guò)LCD、LED數碼管或者表盤(pán)來(lái)顯示數值，并沒(méi)有提供數據傳送的接口，因此很難實(shí)現數據的自動(dòng)采集以及保證數據的實(shí)時(shí)性和準確性，難以滿(mǎn)足對測量系統工作自動(dòng)化的要求[1]?，F如今，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對測量系統的管理也從人工監管方式逐步向自動(dòng)管理方式轉變[2]。為了提高系統的工作效率，需要對測量系統所采集的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，控制中心要快速、準確、自動(dòng)獲取所需數值，這是急需解決的問(wèn)題。

　　為了使系統能夠很好地實(shí)現控制功能，筆者設計出基于數字圖像的儀器儀表讀數識別系統。該系統利用單片機控制圖像傳感器自動(dòng)讀取儀器儀表的數字圖像，經(jīng)過(guò)圖像處理和圖像識別技術(shù)，將識別結果通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，傳送至控制中心，由控制中心對采集數據進(jìn)行綜合管理，從而真正實(shí)現數據的統一管理和對系統控制的自動(dòng)化。

　　數字圖像識別系統

　　儀器儀表數字圖像采集系統主要組成部分有單片機、圖像傳感器、LCD顯示器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及數據存儲器，系統功能框圖如圖1所示。單片機作為系統的控制核心，控制圖像傳感器采集儀器儀表數字圖像，將儀器儀表圖像數據存儲在擴展的外部數據存儲器中，利用數字圖像處理和模式識別技術(shù)讀取儀器儀表數字，通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將儀器儀表數字發(fā)送到控制中心，控制中心可以直觀(guān)地顯示所采集的數據并對數據進(jìn)行統一管理。

　　圖像采集電路

　　本設計中，儀器儀表圖像數據采集模塊選用的圖像傳感器是美國OmniVision公司的彩色/黑白CMOS圖像傳感器OV7670，該傳感器可以通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行對其內部寄存器進(jìn)行配置，使得輸出數據速率、格式都可以得到改變，且輸出數據已經(jīng)做完分離，處理起來(lái)相對也比較容易[3～4]?；诠δ艿膶?shí)現和價(jià)格兩方面的考慮，本設計最終決定選取該型號圖像傳感器作為圖像數據采集的核心器件。

　　由于OV7670圖像傳感器的工作電壓為2.45V到3V，對外部工作時(shí)鐘頻率在10MHz到48MHz，因此控制芯片選用宏晶科技的單時(shí)鐘/機器周期的STC12LE5A60S2單片機。該單片機工作電壓在2.2V到3.6V，能夠和OV7670圖像傳感器理想匹配;工作頻率在0~35MHz，且內部含有波特率發(fā)生器，最大可以產(chǎn)生12MHz的方波[5～6]，該信號可以作為OV7670圖像傳感器的外部工作時(shí)鐘，也滿(mǎn)足了OV7670圖像傳感器對工作時(shí)鐘頻率的要求。圖像采集硬件電路圖如圖2所示。