基于i.MX6Q平台的日盲紫外图像融合技术与实现方法研究

论文摘要

当架空输电线路表面的电场强度超过空气分子的电离强度时,在极不均匀电场中会发生自持放电现象,即电晕放电。当高压电力设备中发生电晕放电时,会伴随发生声、光、热等效应,对无线电通讯造成干扰,使空气分解生成的臭氧和氮氧化物会腐蚀输电线路和电极,引发电力损耗。因此,准确检测电晕现象的发生并及早定位电晕的发生位置,对节约能耗资源、保障电力系统的稳定运行等具有重要意义。通过分析电晕放电的光谱特性得出采用可见光与紫外双光谱“日盲”紫外探测法具有虚警率低的特点,方法可靠高效。本文主要针对手持式双光谱“日盲”紫外探测仪的电子学部分进行实现,通过方案论证,选用NXP公司低功耗、高性能的i.MX6Q嵌入式开发平台来进行双路视频图像的采集和融合,完成手持式电晕移动检测设备的技术验证。i.MX6Q平台拥有强大的视频图像处理子系统,包括图像处理单元IPU、视频处理单元VPU、图形处理单元GPU,本文构建了以该视频图像处理子系统和V4L2等为主的驱动框架。通过IPU的API完成可见光通道1920?1080高清视频以及紫外通道720?576大小的标清视频图像采集和显示工作,并通过基于OpenCL和GPU的阈值处理算法完成双光谱图像的融合操作,同时也在底层硬件功能函数中完成了视频和图像文件的保存和读取。并在内核驱动程序的基础上,分别对Android系统的系统运行库层以及应用程序层进行了访问接口与控制算法的程序设计,实现了操作和显示界面的设计。最后的测试结果表明,人机交互界面友好,视频采集图像稳定清晰,融合视频帧率为20帧/s,运行效果流畅,为后续紫外可见光双路探测的研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 电晕放电来源与光谱特性
•     1.1.2 “日盲”紫外特性介绍
•     1.1.3 电晕放电危害及检测方法
•   1.2 相关领域的发展现状
•     1.2.1 紫外探测仪发展历史
•     1.2.2 双谱段图像融合算法
•   1.3 课题研究内容和论文结构安排
•     1.3.1 论文的主要研究内容
•     1.3.2 论文的结构安排
• 第2章 系统总体设计
•   2.1 系统功能需求分析
•   2.2 系统设计方案
•   2.3 硬件开发平台选型
•     2.3.1 处理器架构选取
•     2.3.2 主芯片选型
•   2.4 Android操作系统架构
•   2.5 软件整体实现流程
•   2.6 本章小结
• 第3章 底层功能函数实现
•   3.1 Linux软件环境的搭建
•     3.1.1 虚拟机和客户机操作系统的构建
•     3.1.2 编译LTIB
•     3.1.3 Android源码的编译
•   3.2 数据采集与显示接口
•     3.2.1 图形处理单元IPU
•     3.2.2 V4L2 框架
•   3.3 视频编解码实现
•     3.3.1 视频处理单元VPU
•     3.3.2 FFmpeg
•   3.4 双通道图像融合功能实现
•     3.4.1 基于硬件的Alpha-blending图像融合
•     3.4.2 基于GPU和 OpenCL的阈值处理算法
•     3.4.3 OpenCL并行架构模型
•     3.4.4 OpenCL中的内核程序
•     3.4.5 并行算法OpenCL实现
•   3.5 本章小结
• 第4章 应用界面实现
•   4.1 JNI本地函数接口
•   4.2 Android软件环境的搭建
•   4.3 Android操作界面的设计
•     4.3.1 系统权限的获取
•     4.3.2 菜单功能列表的实现
•     4.3.3 视频数据的预览
•     4.3.4 视频数据的记录
•     4.3.5 视频和图片的播放
•   4.4 本章小结
• 第5章 系统测试与结果分析
•   5.1 Android镜像文件拷贝和烧写
•   5.2 应用程序/安装包apk的下载与调试
•   5.3 整机系统的视频显示效果测试
•   5.4 融合效果与时间测试分析
• 第6章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宁红扬

导师: 李佩玥

关键词: 图像融合

来源: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

分类号: TP391.41;O461;TN23

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