CN103475799A - 果树农学参数实时检测装置 - Google Patents

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张富贵
沈明明
袁奎
陈宇熠
刘国志
吴雪梅
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Abstract

本发明公开了一种果树农学参数实时检测装置，包括FPGA协处理器，DSP芯片，其特征在于：FPGA协处理器与DSP芯片连接，FPGA协处理器及DSP芯片均连接到电源电路上；在FPGA协处理器上连接有视频采集模块，复位电路，验证电路及储存模块；在DSP芯片上连接有JETG电路，复位电路，储存模块及显示模块，显示模块与验证电路连接。本发明DSP与FPGA相结合的结构，保证了检测结果的实时性与准确性，在不破坏农作物现有生长状况的情况下实时地得到作物的基本农学参数，达到了智能化高精度的在线实时检测的目的，为实时变量喷雾提供了重要的依据，且适合我国的小地块小规模作业，具有较大实践应用价值。

Description

果树农学参数实时检测装置
技术领域
本发明涉及电子控制技术领域，尤其是一种果树农学参数实时检测装置。
背景技术
图像处理技术检测农学参数的一般方法：利用扫描仪、数码相机等图像采集系统对作物图像进行采集，然后用数字图像处理的算法得出所求农学参数的在数字图像中的表示，或者提取出和农学参数相关的几何和色彩特征，于所测农学参数的真实值进行回归得到预测模型。
发明内容
本发明的目的是：提供一种果树农学参数实时检测装置，它实现了高频图像信号的精确采集，又可以保证运算处理的实时性与准确性，达到了智能化高精度的在线实时检测的目的。
本发明是这样实现的：果树农学参数实时检测装置，包括FPGA协处理器，DSP芯片，其特征在于：FPGA协处理器与DSP芯片连接，FPGA协处理器及DSP芯片均连接到电源电路上；在FPGA协处理器上连接有视频采集模块，复位电路，验证电路及储存模块；在DSP芯片上连接有JETG电路，复位电路，储存模块及显示模块，显示模块与验证电路连接。
所述的视频采集模块包括CCD摄像头，CCD摄像头通过A/D转换芯片与视频处理芯片连接，在A/D转换芯片上连接有初始化模块，视频处理芯片与FPGA协处理器连接。
所述的复位电路带有时钟电路。时钟电路为整个系统提供统一的工作时序。
所述的储存模块包括SDRAM储存模块及FLASH模块。 
电源电路是为系统提供所需要的3.3V、1.8V的内核电压，以1.2V参考电压而设计的。
复位电路使系统初始上电的时候处于一个稳定可靠的初始状态。
FPGA协处理器是图像采集的核心部分，主要完成系统采集来的视频数据的格式转换和帧存以及图像的输出控制功能。
存储模块包括SDRAM模块及FLASH模块，SDRAM作为视频数据的缓存，FLASH存储DSP算法得到的检测结果。
验证电路用了ADV7123将数字图像数据转换为模拟数据并用其驱动VGA显示器显示图像，以演示图像采集的效果。
初始化模块主要功能是通过I2Ｃ总线对A/D转换芯片的寄存器进行配置，从而把CCD摄像头采集的ＰＡＬ制式的视频数据解码为YUV4：2：2数据。
视频处理模块的功能是对A/D转换芯片送来的YUV数据进行处理；利用SDRAM控制器的帧存储功能和异步ＦＩＦＯ存储器的协助下将相邻的三帧图像数据存储到SDRAM的固定地址。
显示模块用于产生驱动ＶＧＡ的时序，把ADV7123输出的模拟图像打入VGA显示器进行显示。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明DSP与FPGA相结合的结构，利用FPGA协处理器具有强大的现场可编程能力，具有做时序的调整和图像处理的硬件算法的优势；DSP控制器是哈弗结构体系的嵌入式处理器，具有相互独立的数据总线和地址总线，独立的硬件乘法器，因此非常适合做数字信号处理；把两者结合起来，能够快速地完成图像信号的采集。而且DSP控制器可以快速的执行图像处理算法，保证了检测结果的实时性与准确性，在不破坏农作物现有生长状况的情况下实时地得到作物的基本农学参数，达到了智能化高精度的在线实时检测的目的，为实时变量喷雾提供了重要的依据，且适合我国的小地块小规模作业，具有较大实践应用价值。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的视频采集模块的结构示意图；
附图3为本发明的工作原理图。
具体实施方式
本发明的实施例：果树农学参数实时检测装置，包括FPGA协处理器1，DSP芯片2，其特征在于：FPGA协处理器1与DSP芯片2连接，FPGA协处理器1及DSP芯片2均连接到电源电路5上；在FPGA协处理器3上连接有视频采集模块3，复位电路4，验证电路6及储存模块7；在DSP芯片4上连接有JETG电路8，复位电路4，储存模块7及显示模块9，显示模块9与验证电路6连接；所述的视频采集模块3包括CCD摄像头3-1，CCD摄像头3-1通过A/D转换芯片3-2与视频处理芯片3-3连接，在A/D转换芯片3-2上连接有初始化模块3-4，视频处理芯片3-3与FPGA协处理器1连接；所述的复位电路4带有时钟电路。所述的储存模块7包括SDRAM储存模块及FLASH模块。
初始化模块3-4通过I2C总线对解码芯片的寄存器进行配置并初始化，CCD摄像头3-1采集到的原始图像数据格式为PAL制式，经过A/D转换芯片3-2采用saa7113芯片进行A/D转换处理后，生成每秒30帧的图像数据，该数据是分辨率为720×240 的YCbCr(4:2:2)格式的８位图像数据。A/D转换芯片3-2输出到FPGA协处理器1的信号有像素时钟，行、场参考信号，图像数据。FPGA协处理器1在输入的行、场参考都有效时，在输入象素时钟的同步下，接收图像数据进入接收缓存到线缓存模块；由SDRAM时钟控制将一帧数据读入SDRAM中； SDRAM占用容量过半时，从SDRAM 中读取一帧数据至输出缓存；输出缓存为异步FIFO，完成跨时钟传送数据的工作；DSP芯片2通过XINTF接口读取SDRAM存储器的固定地址。由DSP芯片2读取一帧数据，并在DSP芯片2中做生物量密度等农学参数的计算，送LCD显示，存入寄存器待用。验证工作由YUV转RGB模块和VGA控制模块完成。VGA接口在显示器上显示。图像处理过程中采取用三帧同步的处理方法，提高图像的处理速度来满足实时性的要求。
选用美光公司的SDRAM存储器MT48LC16M16A2P-6A芯片，用来缓存SAA7113芯片输出的图像数据；
FLASH芯片选用SST39VF800；系统采集的数据通过ADV7123解码后由VGA接口输出结果。

Claims (4)

1.一种果树农学参数实时检测装置，包括FPGA协处理器（1），DSP芯片（2），其特征在于：FPGA协处理器（1）与DSP芯片（2）连接，FPGA协处理器（1）及DSP芯片（2）均连接到电源电路（5）上；在FPGA协处理器（3）上连接有视频采集模块（3），复位电路（4），验证电路（6）及储存模块（7）；在DSP芯片（4）上连接有JETG电路（8），复位电路（4），储存模块（7）及显示模块（9），显示模块（9）与验证电路（6）连接。
2.根据权利要求1所述的果树农学参数实时检测装置，其特征在于：所述的视频采集模块（3）包括CCD摄像头（3-1），CCD摄像头（3-1）通过A/D转换芯片（3-2）与视频处理芯片（3-3）连接，在A/D转换芯片（3-2）上连接有初始化模块（3-4），视频处理芯片（3-3）与FPGA协处理器（1）连接。
3.根据权利要求1所述的果树农学参数实时检测装置，其特征在于：所述的复位电路（4）带有时钟电路。
4.根据权利要求1所述的果树农学参数实时检测装置，其特征在于：所述的储存模块（7）包括SDRAM储存模块及FLASH模块。
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