上為3.3V供電，通訊接口板為5V供電誼載電流/工作電流:240Ma/280mA誼載功耗/工作功 耗：1.2w/1.4w。搭載了化un化server12.04版本的操作系統(tǒng)，配置有化日11]1；[開發(fā)環(huán)境，在 此基礎(chǔ)上采用C/C++編程能夠?qū)崿F(xiàn)視頻分辨率、輸出格式和輸出帖數(shù)的控制，能夠分別同時 獲取彩色、深度視頻數(shù)據(jù)，并分別存放到固定緩存區(qū)。目前彩色圖像為640*480分辨率的RGB 格式數(shù)據(jù)，深度圖像為同區(qū)域內(nèi)640*480分辨率的16位的整型數(shù)據(jù)；板卡軟件上搭建了 Gstreamer開發(fā)環(huán)境，在此框架下由定制化的Ducati插件用W實現(xiàn)視頻編碼成H. 264視頻 流；由定制化的RTP插件用W實現(xiàn)H. 264視頻流封裝成RTP協(xié)議數(shù)據(jù)并實時傳輸至服務(wù)器端； 采用多任務(wù)處理方式，將視頻采集、視頻壓縮、視頻傳輸與網(wǎng)絡(luò)通信分配至4個任務(wù)，由操作 系統(tǒng)調(diào)度，采用多種進程間通信手段實現(xiàn)任務(wù)間數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)了CPU的充分利用與任務(wù)的 協(xié)調(diào)同步;板卡可W配置為單機模式與聯(lián)機模式，在單機模式下，自動檢測工況、計算并保 存參數(shù);在聯(lián)機模式下，由ARM端將視頻與參數(shù)傳輸?shù)椒?wù)器端，在服務(wù)器端匯總并顯示給 工作人員。
[0044] 圖4為本發(fā)明支架的結(jié)構(gòu)示意圖，支架由底座、豎直部和水平部組成，防護罩固定 于支架水平部的前端，水平部上設(shè)有多個豎直的通孔，豎直部的頂端開有豎直螺孔，水平部 通過豎直螺栓穿過通孔旋入至豎直螺孔中來固定在豎直部的頂端，豎直部包括固定在底座 上中空的固定段和套裝于連接固定段內(nèi)用于連接水平部和固定段的連接段，固定段上設(shè)有 水平螺孔，連接段通過水平螺栓旋入至水平螺孔中來固定在固定段內(nèi)。水平部可通過通孔 與豎直螺栓來調(diào)整位置，水平螺孔則用于將豎直部分通過螺絲來固定高度，連接段在豎直 方向上可W沿軸線旋轉(zhuǎn)，因此防護罩可W在一定的=維空間內(nèi)任意調(diào)節(jié)W確定最合適的位 置。
【主權(quán)項】
1. 一種基于ARM+Kinect的嵌入式礦物浮選泡沫三維圖像監(jiān)控裝置，其特征在于，包括： 用于提取三維視頻圖像，對三維圖像進行處理，計算得到工況參數(shù)和加藥量建議值、對 彩色視頻壓縮并封裝為RTP格式實時傳輸給上位機并與上位機進行控制參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)通訊的ARM圖像處理板； 用于采集三維視頻數(shù)據(jù)，包括彩色視頻和深度視頻的Kinect裝置； 提供視頻采集所需光照的高頻光源； 所述ARM圖像處理板與Kinect裝置通過USB總線相連;ARM圖像處理板通過網(wǎng)線連接至 遠端PC;ARM圖像處理板和Kinect裝置固定于浮選槽上方并拍攝浮選槽內(nèi)的礦物浮選泡沫， 高頻光源照射礦物浮選泡沫為拍攝提供光照。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的ARM圖像處理板包括:TIOmap4460 嵌入式微處理器、同步動態(tài)隨機存儲器、閃存器和通信接口，所述的ΤΙOmap4460嵌入式微 處理器分別通信連接同步動態(tài)隨機存儲器、閃存器，Kinect裝置和上位機通過通信接口連 接ARM圖像處理板； 所述的TIOmap4460嵌入式微處理器包括對稱雙內(nèi)核ARMCortex-A9MPCore、對稱雙 內(nèi)核ARMCortex-M3MPCore、DSP內(nèi)核和Ducati視頻硬件壓縮模塊； 兩個對稱雙內(nèi)核ARM作為系統(tǒng)核心處理模塊，提供多任務(wù)執(zhí)行的全局控制與協(xié)調(diào)計算 作用，控制數(shù)據(jù)流動方向，多任務(wù)調(diào)度及與上位機的通訊； DSP部分負責圖像處理運算，在ARM的控制下完成作為實時處理及優(yōu)化控制依據(jù)的泡沫 三維圖像特征參數(shù)計算； Ducati模塊將彩色視頻數(shù)據(jù)壓縮為H. 264的視頻流，再封裝成便于視頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中 實時傳輸?shù)腞TP格式數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，Kinect與ARM圖像處理板相連，并由ARM圖 像處理板讀取Kinect數(shù)據(jù)，Kinect工作過程中紅外投影機投射出一片激光，由紅外攝像頭 接收泡沫表面反射來的激光散斑并分析得到對應(yīng)的距離矩陣，分析后得到泡沫到Kinect裝 置的距離，用于對沉槽、冒槽狀態(tài)的判斷。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的對三維圖像處理，是采用彩色圖像 與深度圖像分開處理的方式，其中彩色圖像用于計算得到包括YUV分量、泡沫大小、泡沫大 小方差和紋理特征參數(shù)，深度圖像用于計算得到包括當前平均泡沫高度、泡沫高度方差、沉 槽和冒槽三維信息參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括防護罩(4)，ARM圖像處理板（1)、所 述的防護罩、Kinect裝置和高頻光源(3)均固定于防護罩(4)內(nèi)，防護罩(4)采用鋁合金材料 構(gòu)成滑蓋式密封箱體，內(nèi)部設(shè)有用于降溫的散熱片，散熱片與防護罩用固定膠和散熱硅膠 粘合，防護罩下部裝有防護玻璃，并在Kinect安裝部位開孔，與Kinect接觸部分采用玻璃膠 密封。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的高頻光源(3)功率為200W，發(fā)光頻率 為2.651抱，照度為150011?，色溫為45001(。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括由底座、豎直部和水平部組成的支 架(8)，防護罩固定于支架水平部的前端，水平部上設(shè)有多個豎直的通孔，豎直部的頂端開 有豎直螺孔，水平部通過豎直螺栓穿過通孔旋入至豎直螺孔中來固定在豎直部的頂端，豎 直部包括固定在底座上中空的固定段和套裝于連接固定段內(nèi)用于連接水平部和固定段的 連接段，固定段上設(shè)有水平螺孔，連接段通過水平螺栓旋入至水平螺孔中來固定在固定段 內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的通信接口包括USB Host端口、RJ45接口、RS232接口、HDMI接口、數(shù)據(jù)總線和地址總線，其中： ARM圖像處理板通過USB Host端口讀取作為三維圖像采集部件的Kinect USB Slave接 口的視頻數(shù)據(jù)，將視頻數(shù)據(jù)存放在視頻緩沖區(qū)，并定時對Kinect控制以獲取不斷更新的視 頻流； ARM圖像處理板的以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)物理層RJ45接口相連，用于實現(xiàn)ARM圖像處理 板網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)物理層協(xié)議封裝；以太網(wǎng)物理層RJ45端口與以太網(wǎng)雙絞線相連， 用于從以太網(wǎng)中發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)； ARM圖像處理板的數(shù)據(jù)總線和地址總線與RS232相連，接收和發(fā)送串行數(shù)據(jù)； ARM處理器與通用異步收發(fā)器相連，用于實現(xiàn)微處理器并行數(shù)據(jù)通過通用異步收發(fā)器 進行串行接收或發(fā)送;通用異步收發(fā)器與RS232接口相連，用于實現(xiàn)通用異步收發(fā)器傳輸數(shù) 據(jù)與RS232接口之間的電平轉(zhuǎn)換； ARM圖像處理板的HDMI接口通過HDMI-VGA電纜與外擴顯示器相連，以顯示實時采集到 的彩色圖像信息。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于ARM與Kinect的嵌入式礦物泡沫浮選三維圖像監(jiān)控裝置，由ARM圖像處理板、Kinect、電源模塊、高頻光源和防護罩組成。電源模塊給其他模塊提供所需的電壓；防護罩將各模塊與工業(yè)現(xiàn)場復雜條件隔離，提供了保護功能；Kinect在高頻光源的照射下采集三維視頻數(shù)據(jù)并傳輸給ARM圖像處理板，由ARM板上自行設(shè)計的算法計算得到三維圖像參數(shù)，進而計算出當前工況參數(shù)和加藥量建議值，同時對視頻壓縮，通過網(wǎng)線將參數(shù)與視頻傳輸至遠端的PC進行顯示，供工作人員參考，實現(xiàn)了泡沫浮選過程在線監(jiān)控、實時處理及優(yōu)化控制。
【IPC分類】H04N9/64, H04N7/18
【公開號】CN105430339
【申請?zhí)枴緾N201510847530
【發(fā)明人】徐德剛, 邵明明, 陽春華, 朱超, 劉育峰, 謝攀攀, 謝永芳, 桂衛(wèi)華
【申請人】中南大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月27日