物流远程实时监控体系之设计与设计

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1、物流远程实时监控体系之设计与设计1绪论1.1项目背景我国的物流业起步较晚，直到2000年加入OSII软核对PDF417条码进行采集、识别、译码、实时显示以及远程传输，实现对物流中货物状态的实时监控。通过对原始PDF417条码的拍摄，利用数字图像处理算法对条码预处理、识别并译码，最后通过译码显示模块对译码数据实时显示、利用无线传输模块将译码后的数据传输到上位机数据库中。系统总体结构框图如图2.1所示。其中对于算法简单、数据量大而又存在较大并行性的算法如条码图像的滤波、二值化、图像的定位和配准由FPGA硬件来实现；对于比较复杂的算法如译码部分和系统的资源调度由NiosII处理器

2、完成。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，是FPGA和ASIC技术融合的结果。与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色：包含一个或多个嵌入式处理器内核?，具有丰富的Core资源；足够的片上可编程逻辑资源；具有高速的小容量的片内RAM资源；微封装、低功耗、单芯片。适合小批量的复杂SOC系统的幵发和生产。目前，45nm的ASIC产品由于制造工艺复杂，其制造价格仍相当昂贵。相反，集成了CPU、存储器、外围I/O接口、DSP及可编程逻辑的SOPC嵌入式系统在其应用的灵活性以及价格上有着很大的优势[5]。因此，SOPC被认为半导体产业领域未来发展的方

3、向。3PDF417条码的采集和识别.........213.1PDF417条码的采集.........213.2PDF417条码图像的预处理.........223.2.1条码图像的灰度化.........223.2.2条码图像的滤波.........223.23条码图像的二值化.........2633条码图像的定位.........293.4条码图像的配准.........324条码符号字符的提取与译码.........364.1条码符号字符的提取.........364.11条码的边缘检测.........364.1.2条码行切分.........384.13条码的列

4、切分.........394r4.2PDF417码字纠错.........424.3译码.........475数据远程传输的设计.........505.1GPRS无线远程通信.........5052GPRS网络结构及组网方案.........515.3GPRSDTU.........54结论本文首先通过对目前物流中货物实时监控采用的一些主要技术方法的分析，考虑到设计的远程实时监控系统的实际工作环境以及成本等多种因素，采用PDF417二维码来实现物流中货物的远程实时监控。设计基于SOPC嵌入式技术，以FPGA内嵌NIOSII软核处理器为核心的物流远程实时监控系统。然后利

5、用FPGA硬件设计实现条码图像的采集部分、预处理部分以及条码的定位和配准部分。而条码符号字符的提取、RS纠错码的实现以及译码算法的设计则是在NIOSIIIDE中通过C编程来完成的。最后对系统硬件平台的总体设计以及各个模块的设计做了简要的介绍。论文的主要工作：1)PDF417条码图像处理和识别算法的研究和实现。采用了适合417条码图像特点的预处理方法；为了达到监控系统的实时性特点，对条码图像的定位算法进行了优化和改进，提出了一种新的定位算法。对实现简单但数据量大的算法由FPGA硬件来实现。2)条码的译码过程中相关算法的研究和实现。在提取条码符号字符中提出了一种新的PDF417

6、条码符号字符提取算法，利用PDF417条码起始符与终止符条空比固定的特点并结合图像边缘检测的方法实现对条码符号字符的提取；将RS纠错技术应用到PDF417码的纠错译码过程中。解决了中间结果过大导致数据溢出的问题，并将该算法在SOPC环境下编程实现，完成TPDF417二维条码的纠错译码的实现；利用PDF417国际标准，编程实现了条码数据码字的译码。3)在SOPC环境下对整个实时监控系统进行硬件平台的搭建。对系统中各个硬件模块进行了设计。整个系统包括条码图像的采集，条码的识别，条码字符的提取、纠错和泽码，译码数据的实时显示以及译码数据的远程传输。通过对系统的测试表明，在不同的条

7、件下对PDF417条码的识别和读取，均获得了比较理想的效果。利用GPRS无线传输模块成功地实现了PDF417条码的远程传输。达到了对物流中货物的实时监控并将货物的状态信息远程传输到上位机数据库的目的。