第一部分 設計概述 /Design Introduction

1、概述

在圖像處理領域，圖像識別是較為困難而關鍵的技術。這項技術被廣泛的應用到娛樂、工業(yè)、軍事等領域。本次設計數(shù)字識別系統(tǒng)已經(jīng)在車牌識別、運動員號碼識別等多處運用。本系統(tǒng)包括了攝像頭讀取圖像、圖像灰度處理、數(shù)字識別、HDMI顯示四個主要模塊，成功識別到純底色上的一位數(shù)字，并在顯示屏上的數(shù)字表中選中該數(shù)字，基本實現(xiàn)了本次設計的功能。

2、成品展示

第二部分 系統(tǒng)組成及功能說明 /System Construction & Function Description

計劃實現(xiàn)的功能：（1）攝像頭驅動 （2）對攝像頭拍攝到的圖片進行灰度化處理 （3）對0-9進行識別（4）識別的結果在屏幕上對應顯示

已實現(xiàn)的功能：（1）攝像頭驅動 （2）對攝像頭拍攝到的圖片進行灰度化處理 （3）對0-9進行識別（4）識別的結果在屏幕上對應顯示

具體操作攝像頭拍攝背景為純色的圖片，將數(shù)字分別置于屏幕上紅色的框中（數(shù)字必須完全在框內，且框中只能有一個數(shù)字，觀察屏幕左上角圖片的變化情況。（再運行工程時請刷新.coe文件地址）

項目系統(tǒng)框圖：

整體框圖結構如下：

系統(tǒng)輸入輸出信號

分模塊設計

（1）分頻模塊

系統(tǒng)時鐘clk_in1輸入，輸出out1 100MHz用于攝像頭驅動，輸出out2 200MHz用于圖像MIPI信號轉RGB

（2）攝像頭驅動模塊

（3）對圖像MIPI信號轉RGB信號模塊

輸出的clk_pixel像素顯示時鐘控制灰度化處理，數(shù)字識別和顯示模塊，輸出的setx,sety用于定位像素點位置，輸出的rgb_data即圖像RGB信息，可以進行實時處理，輸出的hsync,vsync,vde用于最終的HDMI顯示

（4）灰度化處理模塊

通過對圖像RGB信息進行處理，

得到一位數(shù)的灰度信號并輸出。

（5）數(shù)字識別模塊

輸入灰度化處理得到的二值數(shù)據(jù)，以及像素點位置坐標setx,sety，輸出識別到的數(shù)字num

我們采用基于數(shù)字特征的算法進行數(shù)字的識別，通過對圖像灰度化處理后產(chǎn)生的二值數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)字特征的提取和統(tǒng)計來完成對數(shù)字的識別。

1）首先在屏幕上限定好x坐標為540-740，y坐標為227-493的部分，當攝像頭拍攝到數(shù)字處于這個區(qū)域內，就可以得到識別。

2）作三條標線x1,x2,y，基于打印體，x1在豎直方向的2/5處的水平線，x2在豎直方向的2/3處的水平線，y在水平方的1/2處的垂直線，數(shù)字特征如下：

通過邊沿檢測，當二值數(shù)據(jù)在標線處發(fā)生一次改變，與標線的交叉點個數(shù)就加一，對于數(shù)字2，3，5，判斷交叉點位置的左右，就由此就可以完成從0到9全部數(shù)字的識別。

（6）圖像顯示模塊

統(tǒng)一用圖像MIPI信號轉RGB信號模塊輸出的像素時鐘clk_pixel控制。

Rgb_test部分：將數(shù)字識別模塊輸出的num（即檢測到的數(shù)字）和灰度化處理之后的二值信號以及像素點坐標信息setx,sety輸入。為了方便檢測，在屏幕上畫出x坐標為540，740，y坐標為227，493的四根紅線，識別時需要將數(shù)字放置與紅線形成的框中。在左上角規(guī)定x坐標為30-130，y坐標為40-140的區(qū)域，用于顯示如下圖片，圖片信息存放于rom中。

當識別出數(shù)字時，如識別出1，圖片中數(shù)字1對應的部分背景變?yōu)楹谏珨?shù)字變?yōu)榘咨?，相當于?shù)字1“被選中”，其他情況類似，沒有識別到數(shù)字時圖片不發(fā)生變化，識別到0圖片消失。屏幕上其余部分顯示攝像頭拍攝并實時處理后的灰度圖像。最終輸出屏幕上需要顯示的圖像的RGB信息。

HDMI_Driver部分：調用IP:rgb2dvi_0，將處理后的RGB信息等輸入，完成HDMI顯示。

第三部分 完成情況及性能參數(shù) /Final Design & Performance Parameters

設計功能：

（1）攝像頭驅動；

（2）對攝像頭拍攝到的圖片進行灰度化處理；

（3）對0-9進行識別；

（4）識別的結果在屏幕上對應顯示。

均已實現(xiàn)

未識別到數(shù)字時：

識別數(shù)字時：

當數(shù)字1位于紅色框中，左上角圖片中的1背景變黑，數(shù)字變白，“1”被選中，與設計目標相符。

識別數(shù)字時，為了得到正確穩(wěn)定的輸出，數(shù)字必須完全放置于框中，且一個框中只能出現(xiàn)一個數(shù)字。

攝像頭讀取的圖像：（根據(jù)攝像頭的具體情況選擇黑底白字或白底黑字）