仪器仪表数字图像的识别及其应用

　　图像传感器的SDA和SCL分别为内部寄存器配置数据线和时钟线，单片机通过P1.2、P1.3模拟I2C总线对图像传感器内部寄存器进行配置，使得图像数据输出为QVGA格式，在QVGA的基础之上再次对输出数据进行水平、垂直方向分别8抽样，使得最终输出为像素为60×80;帧同步输出信号VSYNC引脚接入单片机P3.2口，由P3.2引脚捕捉该信号，当捕捉到帧同步输出信号时，开始采集仪表图像数据，图像有效数据是通过单片机对有效像素信号捕捉获取的，有效像素信号是指图像传感器像素时钟信号PCLK接74HC74二分频后与行同步信号HREF经过与非门的信号;主函数中对像素时钟信号PCLK进行捕捉，在该信号有效时，选通图像采集数据控制线，将图像保存在缓存，然后使图像数据线无效，将缓存数据存储到62LV256存储器中，这样就得到了一个像素点的灰度值;行同步信号HREF接入单片机定时器T0中断，当单片机捕捉到该信号时，行地址加1，当采集完最后一行时将标识置1，退出图像采集程序，到此完成对一帧图像的采集。

　　一帧采集完事之后通过无线收发模块传送至控制中心，控制中心利用该数据按照BMP格式进行组装，生成BMP文件显示。74HC573主要是利用分时复用技术解决单片机资源不够的问题。

　　数字图像识别流程

　　本系统采用C语言进行程序设计，通过控制图像传感器的场同步信号(VSYNC)、行同步信号(HREF)以及像素时钟信号(PCLK)，完成一帧图像采集，并将采集到的图像数据存储到扩展的外部数据存储器中。采集到的数字图像先经过灰度变换、均值滤波、中值滤波、二值化等预处理[7]过程，滤除图像中噪声等无关信息，使图像信息量最小化;其次对采集图像进行字符定位;利用模板匹配的方法进行识别，计算匹配率，匹配率最大的就是识别的结果。数字图像识别流程图如图3所示。

　　数字图像预处理过程如图4所示。经过预处理后，在标准模板基础上采用模板匹配的方法就很容易得出数字图像识别的结果。本系统在非理想环境下，经过大量的数据采集、识别实验，识别结果正确率达95%以上，证明了系统的稳定性。

　　数字图像识别在检测系统中的应用

　　基于数字图像识别技术的特点，我们将其应用在对建筑环境的水表识别系统中，通过无线网络将水表的实时数据传送给控制中心，这样控制中心可以根据数据对水表进行实时监控，既减少了人为因素所造成的误判，也减少由其他传感器干扰引起的数据错误，提高了工作效率。

　　结合水表在建筑环境中应用的特点，我们设计了一个三层的无线网络结构来实现水表数据和控制中心之间的传输。无线网络拓扑结构如图5所示。

　　三层组网模式中各层之间任务有明确分工，末端节点主要实现对水表数据的采集与识别，并将识别结果传给控制中心;考虑到传输距离的问题，我们在末端节点与控制中心间加入了中继器，中继器是末端节点和控制中心间桥梁，其作用主要是将接收到的末端节点数据加强后传送给控制中心，同时也能将控制中心的命令发送给末端节点;控制中心接收水表的实时数据，并对这些数据进行统一的管理。设计中控制中心最大可管理255个中继器设备，每个中继器设备可以接收255个末端节点所发送的数据。

　　无线网络拓扑结构仅仅是一个网络模式，要真正意义上实现网络间的可靠通信，还必须依靠相应网络通信协议的支持。本系统采用自定义的统一的通信包进行通信，通信数据是成帧成包发送的。系统总体数据传输流程示意图如图6所示。