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填写说明一．本表为研究生进入课题研究和学位论文工作时在导师指导下所做的课题研究报告，为保证硕士研究生有一年以上的时间用于课题研究，博士研究生有二年以上的时间用于课题研究，硕博连读研究生有不少于二年半的时间用于课题研究，研究生应按时开题，并填写开题报告。二．指导教师和所在系所要认真审查研究生选题是否准确、适当（即课题有无理论意义和经济意义，作为攻读学位的研究生研究课题是否适宜，在课题的难度和份量上是否恰当，能否在规定的时间内完成等），实验方案是否合理、可行，并对所选题给予恰当评价。指导教师意见中还可以对研究生的开题报告作某些补充和说明。三．填写本表前系所应组织研究生就选题情况进行公开答辩，提出修改意见。研究生修改定稿后填写本表。经导师、系、学院签署审核意见后复印二份，在第三学期结束前（硕士研究生、博士生）、第四学期结束前（硕博连读生）送学院研究生秘书汇总，二份留学院，原稿由学院研究生秘书送研究生培养科存档。四．博士生、硕博连读研究生需要填写《研究生学位论文开题报告简表》，开题报告的公开答辩的成绩由学院登录。五．本表经批准后必须严格执行。如因特殊原因必须修改计划时，须书面申请，并经导师、系、学院同意后方可修改计划。六．如果论文选题有重大变动，必须另行开题。研究生学位论文开题报告简表录取类别（）免试（）应届生（）其他学习类别（）在职学习（）脱产学习入学时间预计毕业时间指导教师第一导师姓名、职称第二导师姓名、职称论文题目：依托的项目（课题）名称项目（课题）编号、来源项目（课题）的起始时间导师在项目（课题）中作用项目（1）（）主持人（）参加项目（2）（）主持人（）参加自拟项目（）主持人（）参加预计研究的创新点其他需要说明的事注：选题的依托项目（课题）的起始时间应与博士论文工作必须有一年以上重合期。本简表为博士生（含硕博）研究生学位授予时审核的依据。硕士研究生不填写该页简表。一．学位论文题目：基于SoC的嵌入式图像处理终端技术研究二．所选课题的来源、目的、意义及该课题在国内外的概况：来源：国家自然科学基金目的：本课题是为了初步设计一款SoC系统上的软件，以实现一定的图像传输处理等工作。随着网络技术、SoC（片上系统）技术和智能分析技术的不断发展，各种嵌入式系统不断涌现。越来越多的处理任务可以脱离PC，成为一个独立的处理体系，而基于SoC技术的系统，无论从处理速度还是资源利用等都在逐渐追上甚至超越PC系统。本课题根据图像处理终端的特点，选择TMS320DM8127芯片为核心，设计和实现一种基于SoC的嵌入式图像处理终端。TMS320DM8127是从系统的角度进行功能设计的，将目标系统的处理、模型算法、芯片结构等集成在一个芯片中实现，在图像处理方面有独特的优势。本课题的主要工作为在DM8127的Contex-A8核内运行嵌入式Linux系统，进行数据传输和处理；并且在图像的智能处理中加入QR二维码识别，对图像处理功能进行验证；同时基于QT开发上位机软件，进行图像数据和处理结果的显示。意义：在工业4.0浪潮袭来以及国家发布《中国制造2025》规划的背景下，作为智能制造的眼睛的机器视觉，迎来了巨大的发展机会。而作为机器视觉的一部分的，嵌入式图像处理系统也要紧跟时代发展要求。在工业生产和检测过程中，有很多的嵌入式图像处理系统。例如，PCB电路板的检测，流水线的产品质量检测，产品条码录入等，都是由一系列的嵌入式图像系统完成的。本系统初步实现了视频的采集处理，可以作为工业检测和识别等后续功能设计实现的基础；其中的二维码识别功能研究，可以面向工业产品信息录入和识别的应用开发。国内外概况：图像处理系统发展到今天，主要分为两个大的图像处理产品系列，一种是基于PC机的图像处理系统，该系统由摄像头，采集卡，以及PC机组成。另一种就是嵌入式图像处理系统，以嵌入式芯片为处理核心，具有体积小、成本低、稳定性好等特点。嵌入式图像处理系统经历从无操作系统的图像处理算法阶段到有简单操作系统的算法阶段，再到以嵌入式系统为标志的阶段，再到以互联网为基础的嵌入式系统阶段。本课题就是结合嵌入式Linux操作系统和网络传输，进行图像处理。国外有许多研究单位和企业从事这方面的开发，已经有了产品投入到市场，例如：1、NationalInstruments公司推出了型号NICVS-1456紧凑型嵌入式视觉系统。该系统通过FPGA模块可以很好地完成多个数字IO线路的配置，从而使整个系统可以应用到包装检测、装配检测和机器人控制等。2、LeutrekVision公司推出了一种基于标准PC的紧凑型多功能低成本嵌入式图像系统——LVmPC，通过标准接口可以安装各种类型的摄像头，可运行各种操作系统，包括WindowsXP、Linux或者VxWorks等，配备VGA、USB、以太网等接口。3、CEALIST公司开发了一种应用在汽车上的嵌入式视觉系统，可以实时监测路旁行人，拥有优秀的算法，可以检测和追踪路旁行人，作为驾驶员辅助助手，保证安全行驶。4、美国纽约大学和日本九州大学联合开发用于机器人的嵌入式图像视觉系统，由传感器和MPC555PowerPC两部分组成。美国的ChathamCollege和IndianaUniversity联合开发了一种skyball的嵌入式视觉跟踪系统。国内许多研究人员对嵌入式系统在图像处理中的应用做出了很多研究，提出了使用不同类型和型号的微处理器构建嵌入式硬件系统的方案。1、浙江大学的项崇明设计了一款嵌入式网络摄像头，以高性能多媒体专用DSP芯片TMS320DM642为核心，扩展了大容量的SDRAM，并且拥有捕获端口、显示端口和网络端口；软件上基于CCS开发环境集成的DSP/BIOS实时操作内核开发了驱动程序，基于RF5参考框架创建了应用改程序，最终，实现了图像的预处理，图像压缩、编码，网络传输等功能。2、广东工业大学王战盟设计了一款基于ARM7微处理的图像解压缩系统，采用16/32位的S3C44B0X嵌入式微处理器，扩展电路、LCD、USB、UART等接口处理电路，实现了低成本的图像解压缩显示系统。3、广西大学的王邵雷以基于SOPC的自上而下的设计方法设计图像的输入输出缓冲存储器、图像处理协处理器、DMA控制器、NIOSII嵌入式微处理器、图像输出LCD控制器等，基于StatixEP1S10FPGA构建图像边缘检测系统，实现了高性能的、功能强大的嵌入式开发硬件电路系统。4、天津大学王卫珩提出了一种基于Davinci架构的网络视频系统设计，选用TMS320DM365这颗核心，进行了模块化设计，实现了H.264编解码，同时加入了Onvif协议，实现了标准网络接入方法。一个面向市场的网络摄像机诞生了。-1-三．课题研究的主要内容及拟解决的问题和预期效果：课题研究的主要内容和拟解决问题：本课题为片上嵌入式图像处理终端研究，使用以德州仪器推出的视频处理器DM8127为核心的硬件平台，实现图像采集，网络传输等，并且设计上位机QT程序进行显示和相关处理。同时，加入QR二维码识别功能，识别视频流中的二维码信息并且在上位机显示处理结果。DM8127是TI推出的一款应用广泛的视频处理芯片，其上有Contex-A8、DSP以及HDVICP等，是典型的SoC芯片，其主频处理能力可达1G，支持多种算法，并且有视频/影像协处理器，可以对视频的压缩、解压、分析进行加速，对H.264等进行硬件解码支持，拥有独特的低照技术和高帧率，能够进行3D降噪和强光抑制等，并且提供了丰富的API处理接口，拥有面部识别、失真校正等信号处理技术。使用此芯片作为核心处理芯片，可以实现低成本的嵌入式图像处理终端，并且缩短开发时间。具体实施过程包括：首先要对DM8127硬件平台进行研究，其次熟悉资源和硬件操作，然后构建交叉编译环境配置，进行BootLoader移植和linux移植，此后设计图像传输和处理代码，以及书写QT上位机。主要的问题有：1、uboot和Linux移植为了驱动DM8127正常工作，需要移植uboot作为引导程序，并且需要移植Linux作为控制运行系统，并在Linux嵌入式系统中开发应用程序。2、二维码识别图像中二维码的识别算法，是研究和实现的难点，需要实现不同照度和角度下的二维码图片的识别显示。3、QT显示使用QT和ffmpeg进行数据流的解码显示工作。预期效果：实现以DM8127为核心的图像处理终端，对传感器采集的光学图片信号，进行编码并通过网路传输到上位机，并对图片中的二维码进行处理，上位机QT客户端可以进行显示嵌入式部分处理结果，同时可以记录视频，抓取图片。-2-四．实验设计方案及所需要的主要设备、仪器、材料（名称、规格型号）及其数据（实验大纲另订）。实验方案：本课题是研究基于SoC的嵌入式图像处理终端，主要有：图像采集部分，图像编码部分，图像处理部分，图像传输部分，以及上位机图像解码显示和处理结果显示部分。具体的实现过程如下：1、选择合适的硬件平台通过参数、资源需求等，选择合适的开发平台，目前暂时选择TI的Davinci架构的TMDSIPNCAM8127J3硬件作为开发平台，其有丰富的片上资源可以使用，满座本课题的要求。2、移植U-Boot以及Linux为了能够让TMDSIPNCAM8127J3正常工作，需要移植U-Boot作为引导程序，引入嵌入式Linux系统作为资源管理者，并在其上开发应用程序，实现课题要求的功能。对现有的U-Boot程序和Linux核需要进行修改，才能在目标平台上运行正常3、获取图像数据在基本的软件环境设定完成后，需要驱动整个平台获取数据流,这是首要要实现的工作。4、设计QT设计客户端使用QT书写客户端，显示图像处理结果，方便调试和操作。5、加入二维码识别算法，查找图片内部二维码并进行识别作为图像处理终端的验证功能，加入二维码处理算法，其算法需要进行设计，是一个难点主要设备、仪器、材料（名称、规格型号）及其数据：计算机DM8127硬件平台Matlab镜头面阵CCDQT虚拟机及linux系统测试图片-3-五．关键问题，现有条件及解决办法：关键问题：1、U-Boot和Linux移植需要根据嵌入式平台对需要移植的应用程序进行修改，使用U-Boot作为系统引导程序，使用Linux作为资源管理系统。2、图像数据流的正确传输为了获得正确的图像，需要从软件上保证数据流的正确传输，需要做大量的调试工作。3、二维码识别处理QR二维码有一套自己的国际标准，需要研究此标准，设计符合标准的解码算法，才能解码显示二维码图片。并且可能面临各种不同光照和角度条件下的拍摄的图片，给处理增加了更大的难度。现有条件及解决办法：1、安装Linux虚拟机，可以进行Linux下嵌入式编程，并且进行交叉编译，修改相应的配置，以符合目标平台的要求，实现移植并烧写到硬件平台。2、需要后续做大量的调试工作，并且要对开发平台的硬件做详细了解3、需要研究二维码国际标准-4-六．进度安排及完成毕业论文日期：进度安排：2015.5.05-2015.5.31：确定论文方向，写出开题报告；2015.6.01-2015.6.30：搜集相关资料和文献，了解背景与现状，确定系统设计方案并完成论文的绪论部分；2015.7.01-2015.8.31：确定开发平台以及硬件方案，实现Linux下嵌入式开发和嵌入式Linux移植，设计整个系统的软件实现方案。2015.9.01-2015.9.30：实现图像采集传输和显示2015.10.01-2015.11.30：完成对二维码的识别功能的加入2015.12.01-2016.1.15：验证系统可行性，并完成一次论文初稿；2016.1.16-2016.2.15：根据指导老师点评意见修改论文，完成第二次草稿；2016.2.16-2016.3.20：集中解决论文错误和漏洞，基本按大纲要求完成论文，导师点评并定稿。完成毕业论文日期：2015年3月-5-