专利名称：机器视觉计算机模拟仿真系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机视觉技术，具体涉及计算机图像处理、模式识别和现场监控等机器视觉领域。
背景技术：
计算机视觉技术属高新技术，是目前国内外的研究热点。在计算机视觉的研究工作中，特别是在研究开发模式识别系统和现场监控系统的过程中，需要模拟与仿真待识别和监控的对象、现场以及过程。而目前在研究开发模式识别系统和现场监控系统的过程中，简化和忽略了其间所必要的模拟和仿真。其研发过程是在研发前期，利用计算机中的图像或拍摄的静态图像为研究对象，开展算法研究；在研发后期，将所研发的系统搬到现场，进行现场调试。发现问题再回到实验室进行研究，然后再回到现场，如此往复。因而存在着以下问题一是研发的效果差。因为在算法的研究过程中所用的对象是静态的、理想的(虽然常常加入人为的噪声)与实际情况相差较远。这样所研究出的算法常常不尽如人意，无法真正走出实验室。二是研发的周期长。三是研发费用高。因为研究过程同现场调试相脱节，需要多次跑现场、多天在现场，因而研发的周期长、费用高。
实用新型内容本实用新型针对已有技术存在的问题，提供一种具有实用性、简单、易于实现和使用的机器视觉计算机模拟仿真系统。
本实用新型包括摄像头、图像采集卡和作为控制处理端的计算机在内的图像处理识别设备，其特征在于所述系统有一个现场模拟端，即一台现场模拟计算机，模拟端通过串口通信线与控制处理端连接。
图像卡可以是基于USB接口外置型的，或是基于PCI总线内置型的。
模拟端软件系统用VC6.0进行开发，模块化设计，模块包括串口通信模块，场景播放模块和用户接口模块。
控制处理端软件处理系统的模块包括计时模块、串口通信模块、USB通信模块、处理接口模块、文件操作模块和用户接口模块。
本实用新型可以解决模拟现场和现场触发信号，动态数据输入和数据采样接口，研发算法的接口实现。对于从事图像处理、模式识别、现场监控和机器视觉等领域的研发人员是一个很好研发平台，能够在节省开发成本及开发时间的同时更好的检验研究成果，它将大幅度的提高研究成果的实用价值。
图1为本实用新型原理框图。
图2为现场模拟端软件系统的模块框图。
图3为控制处理端系统的模块框图。
图4为现场模拟端各模块之间的通信框图。
图5为控制处理端各模块之间的通信框图。
具体实施方式
本实用新型可以利用实验室的现有资源来实现系统的硬件部分，而相应的软件系统则可在目前流行的Windows平台下运行，具有较强的独立性。硬件部分组成可分为两部分，一是用于模拟现场端1的一台计算机；二是通用的图像处理、识别或机器视觉系统，包括摄像头4、图像采集卡3和一台用于控制处理端2的计算机。图像卡可以是基于USB(通用串行总线)接口外置型的，也可以是基于PIC(内置式接口)总线内置型的。
本实用新型硬件架构的具体实现1、现场模拟端现场模拟由一台计算机简单的完成，在该台机子上演示现场的情景。现场模拟端通过一根串口通信线和作为控制端的一台计算机相连，通过该方法，可实现a、现场场景播放的启动和停止；b、现场信号的发送。
2、控制处理端
控制处理端实现a、现场信号的接收；b、对现场发送控制信号；c、算法的应用接口；d、算法应用结果展示。接收到的现场信号作为一个中断触发，来要求控制处理端对当前场景进行采样，并自动调用研发人员设计的算法进行处理，最后给出处理结果。
3、通信的实现方法通信的底层实现微机和微机之间的通信采用的是比较便宜并且适合长距离的串口通信；摄像头和微机之间的通信由一块图像采集卡作为中介，通过USB接口完成。
本实用新型的软件系统分为二部分一是现场模拟端系统；二是控制处理端系统。
现场模拟端软件系统的模块框图如图2，而控制处理端系统的模块框图如图3。
本实用新型软件架构的具体实现(1)现场模拟端功能模块及各模块之间的通信。
串口通信模块7实现控制处理端和现场模拟端之间的串口通信，具有发送现场模拟信号及接收来自控制处理端的通知信号的功能；场景播放模块6实现模拟现场的播放和控制，具有播放视频流和帧图像的功能；用户接口模块5实现系统的输入输出及用户界面，具有接受用户输入及反映系统状态的功能。
各模块之间的通信如图4所示。通信流程如下用户接口模块5根据用户的输入信息对现场模拟端系统的系统参数进行设置。在接收到用户的播放命令后，用户接口模块向场景播放模块6发送播放命令，而由场景播放模块6进行模拟现场的播放。用户接口模块5根据用户的系统参数设置，在某个时刻对串口通信模块7给出发送现场模拟信号的命令，而由串口通信模块7负责具体的发送任务。串口通信模块7在接收到来自控制处理端的信号后将它传递给用户接口模块5，用户接口模块5根据系统参数设置对该信息进行处理。用户可以通过用户接口模块5得到当前系统信息，并随时停止场景播放模块的播放进程。
(2)控制处理端功能模块及各模块之间的通信用户接口模块8实现系统的输入输出及用户界面，反映算法的处理时间；处理接口模块10实现由用户完成的处理部分和控制处理端的软通信，完成对用户实现的处理程序的通知消息的发送，并截获由用户发来的处理完成消息；串口通信模块12实现控制处理端和现场模拟端之间的串口通信，完成现场模拟端信号的接收和控制信号的发送；USB通信模块11实现控制模拟端经过USB口和视频卡之间的通信，完成系统对视频卡的采样控制；文件操作模块9实现图像文件的保存，读取；计时模块13实现计时功能，从而使系统可以对用户算法给出精确的计时。
各模块之间的通信如图5所示。通信流程如下用户通过用户接口模块8对控制处理端系统的系统参数进行设置。串口通信模块12监视串口，当串口接收到来自现场模拟端的现场模拟信号后，串口通信模块12向USB通信模块11发送采集命令，由USB通信模块11实施图像采集，而USB通信模块11在采集完成后向文件操作模块9发送保存命令。文件操作模块9在将图像保存至指定位置后，通知用户接口模块8，而由用户接口模块8开始计时，同时文件操作模块9向处理接口模块10发送文件保存好的消息，由处理接口模块10发送预定义系统消息通知用户程序。在用户程序完成图像处理后，只要发送预定义系统消息给处理接口模块10，处理接口模块10就会发送处理结束的消息给用户接口模块8，由用户接口模块8调用计时模块13停止计时，同时将处理结束的消息发送给串口通信模块12，由串口通信模块12负责向现场模拟端发送物理信号。
实施例在车牌识别的研究中，通过现场模拟的微机播放某交通路口的电子眼所摄取的一段现场录像，同时处理端的摄像头开始摄像，但并不采集图像。现场模拟端在某个时刻产生模拟的红灯信号。此时，通过串口通信，处理端收到该信号，处理端立刻对当前动画进行采样并保存至指定文件。文件保存完成之后自动通知当前研究者的算法程序对该图像进行处理，并开始记时。当算法处理结束后，用户程序通过预定义消息通知系统，并将处理结果保存至另一文件。而系统将读取文件，自动展示其处理结果。对于整个过程，研究人员只需要在算法源程序的基础上，增加对于仿真系统通知消息的捕获，和算法结束时对仿真系统发送消息，即可确定算法执行时间，并观察原图像和处理后图像的对比。
权利要求1.一种机器视觉计算机模拟仿真系统，包括摄像头、图像采集卡和作为控制处理端的计算机在内的图像处理识别设备，其特征在于所述系统有一个现场模拟端，即一台现场模拟计算机，模拟端通过串口通信线与控制处理端连接。
2.根据权利要求1所述的机器视觉计算机模拟仿真系统，其特征在于图像卡可以是基于USB接口外置型的，或是基于PCI总线内置型的。
3.根据权利要求1所述的机器视觉计算机模拟仿真系统，其特征在于模拟端软件系统用VC6.0进行开发，模块化设计，模块包括串口通信模块，场景播放模块和用户接口模块。
4.根据权利要求1所述的机器视觉计算机模拟仿真系统，其特征在于控制处理端软件处理系统的模块包括计时模块、串口通信模块、USB通信模块、处理接口模块、文件操作模块和用户接口模块。
专利摘要本实用新型涉及一种机器视觉计算机模拟仿真系统，主要解决目前图像处理、模式识别和现场监控等视觉领域研发过程中存在的研发效果差、研发周期长和研发周期费用高的问题，它包括摄像头、图像采集卡和作为控制处理端的计算机在内的图像处理识别设备，其特征在于所述系统有一个现场模拟端，即一台现场模拟计算机，模拟端通过串口通信线与控制处理端连接。本实用新型可以解决模拟现场和现场触发信号，动态数据输入和数据采样接口，研发算法的接口实现。对于从事图像处理、模式识别、现场监控和机器视觉等领域的研发人员是一个很好研发平台，能够在节省开发成本及开发时间的同时更好的检验研究成果。
文档编号G06F9/455GK2619307SQ0322160
公开日2004年6月2日 申请日期2003年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者高隽, 王晓嘉, 张旭东, 胡良梅 申请人:合肥工业大学