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基于嵌入式Linux的缆索表面图像采集系统的研究与设计

李俊毅  
【摘要】:缆索表面的健康状态与缆索的使用寿命息息相关。对缆索表面进行有效的检测是桥梁维护工作的重要内容。传统的人工检查方法效率低、成本高,而且会给工作人员带来较大的安全隐患。因此,使用缆索爬行机器人携带图像传感器采集缆索表面图像,成为了当前研究的热点之一。本文通过分析课题的来源与国内外研究现状,提出了一种基于嵌入式Linux的缆索表面图像采集系统方案,并完成了该系统的设计与验证。该系统由两部分构成:图像采集端、图像接收端。图像采集端挂载于机器人身上,随着机器人的爬行,将缆索表面一周图像分段采集下来,传输到图像接收端。本文所做的主要工作如下:1、根据课题的背景与设计要求,提出了基于嵌入式Linux的缆索表面图像采集系统的设计方案。该方案由图像采集端和图像接收端组成,通过无线模块连接。2、根据设计方案搭建了图像采集端和图像接收端的硬件平台、开发环境。图像采集端由JZ2440_V2开发板、3个USB摄像头、NRF24L01P模块等组成;图像接收端由树莓派、10.1寸LCD显示器、NRF24L01P模块等组成。3、在进行软件设计过程中,研究了 Linux字符设备驱动框架,使用异步通知、中断机制和poll机制等技术完成了 NRF24L01P和EL817模块的驱动设计。通过V4L2接口技术,使用USB摄像头实现图像采集,并使用JPEG算法压缩图像。通过研究NRF24L01P干扰源的特性,设计了适用于本系统的图像传输协议和跳频方法,提高图像传输效率。4、使用QT平台设计了友好的图像接收端用户界面。并通过研究摄像机的畸变校正原理,使用OPENCV实现了摄像头的标定和广角畸变的矫正。5、对系统进行了室内外测试。测试结果表明:本文的缆索图像采集系统能够实现图像采集,并使用无线的方式将图像及时传输到图像接收端,图像清晰,无明显畸变,达到了预期目标。


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