[發明專利]基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統

有效

• 申請號: 201010599556.9
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102096389A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 孟昭鵬;李昌福;孫永俊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，其特征是，包括：

攝像頭CCD，在巴布劑涂布掃描后攝取圖像，然后送入視頻A/D變換器中進行模數轉化，輸出ITU-R?BT.601-A標準的4:2:2數字視頻圖像信號Y、Cr和C_b，ITU是國際電信聯盟的縮寫；

大容量緩存器SDRAM作為外部緩存，存儲數字視頻圖像信號；

可編程邏輯器件FPGA，FPGA內部設置有SDRAM控制器，SDRAM控制器用于控制采集到的數字圖像信號暫存于SDRAM中，待整幀數據全部緩存完畢后，FPGA內部設置的模式識別模塊再從SDRAM中讀取數據，模式識別模塊包括有除法運算輔助功能模塊，模式識別模塊用于運用模糊模式識別原理對信號進行判斷識別，給出控制反饋信號；FPGA內部還設置有配置初始化模塊，用于對視頻解碼器進行初始化配置。

2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，其特征是，FPGA內部設置有數據傳輸模塊，用于接收來自視頻A/D變換器輸出的時鐘信號，視頻A/D變換器輸出的水平同步信號HS、垂直同步信號VS作為數據傳輸模塊的輸入控制信號，視頻A/D變換器輸出的8位數字信號是本模塊即將寫入SDRAM中的緩存數據，也是模式識別模塊的識別對象，本模塊以時鐘信號作為定時基準信號，在有效數據行中提取720個有效像素點的Y、Cr、Cb信號，并通過移位合并把8bit數字數據變換為16bit。

3.根據權利要求1所述的一種基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，其特征是，SDRAM控制器模塊端口為，輸入端口：clk100M是時鐘信號輸入端，通過輸出端口將100MHz時鐘送入SDRAM中作為其內部定時基準；cmd是激活命令輸入端；rtc_flag是讀/寫請求命令輸入端；addr[13:0]是14位地址信號，尋址SDRAM中目標存儲單元；datain[15:0]是16位讀/寫數據。輸出端口：除了cmd_ack、dataout[15:0]和data_valid信號端，其余信號均與SDRAM外部引腳對應相連，以控制SDRAM時序邏輯完成數據的隨機存取。SDRAM控制器模塊設置有read_en和read_ack兩個握手應答信號端口以協調動作，而信號線cmd、rtc_flag和addr為兩個模塊時分復用。當數據傳輸模塊工作時，cmd、rtc_flag和addr[13:0]傳送寫控制命令和輸入地址信號，而datain[15；0]傳送寫輸入數據；當模糊模式識別模塊工作時，cmd、rtc_flag和addr[13:0]傳送讀控制命令和輸出地址信號，而dataout[15:0]傳輸讀輸出數據，伴隨輸出data_valid數據讀取完成狀態信號，表明此時讀數據輸出有效，cmd_ack是系統忙時狀態反饋信號，用來判斷SDRAM的運行狀態以及其數據是否可以繼續讀寫。

4.根據權利要求1所述的一種基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，其特征是，模式識別模塊通過有限狀態機實現，并按如下過程工作：狀態State0時，分離視頻圖像信號的三個特征指標Y、Cr和Cb；轉入State1時，輸入Y、Cr、Cb與三個模式標值分別求差并取絕對值；轉入State2時，輸入Y、Cr、Cb與三個模式標值分別求和；轉入State3時，將State1中的差值與State2中的和值作商；轉入State4時，求模糊Lambert距離；轉入State5和State6時，利用隸屬函數求值，根據最大隸屬原則做模式識別，并給出巴布劑自動控制信號；為了保證控制作用的有效性，State7設計系統響應延時。

5.根據權利要求4所述的一種基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，其特征是，在構造模式識別的隸屬函數時，首先要從模糊模式A_i中選出K_i個樣板，并對每個樣板的特性指標向量采集實測值，然后計算這K_i個特性指標向量的平均值，即樣板均值；

計算從SDRAM中讀取的視頻圖像數據與各模式均值樣板之間的距離，設計選擇模糊Lambert距離函數，設(U，d)為度量空間，即模糊Lambert距離為

d%(A,B)=1nΣi=1n|A(ui)-B(ui)|A(ui)+B(ui)---(1)]]>

令

D＝max{d₁(U，a₁)，d₂(U，a₂)，d₃(U，a₃)}(2)

則模糊模式A_i的隸屬函數為

Ai(u)=1-di(U,ai)D,i=1,2,3---(3)]]>

在A_i(u)的計算結果中，若A₁(u)最大，模式識別判斷屬于模式A₁，輸出控制control[2:0]＝3’b100；若A₂(u)最大，模式識別判斷屬于模式A₂，輸出控制control[2:0]＝3’b010；若A₃(u)最大，模式識別判斷屬于模式A₃，輸出控制control[2:0]＝3’b001，模糊模式識別過程完成。