基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要：隨著科技的發(fā)展和社會的進步，測速系統(tǒng)在交通管理中發(fā)揮著重要的作用。本文提出了一種基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)方案。該系統(tǒng)利用FPGA的高速并行處理能力和可編程特性，通過雙光幕和圖像處理算法實現(xiàn)了對車輛速度的準(zhǔn)確檢測。通過實驗驗證，該系統(tǒng)具有較高的測速精度和實時性，可以滿足實際交通管理的需求。關(guān)鍵詞：FPGA；雙光幕；測速系統(tǒng)；圖像處理一、引言測速系統(tǒng)作為交通管理中的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于道路交通的速度監(jiān)測、違法行為的抓拍等場景中。傳統(tǒng)的測速系統(tǒng)通常使用雷達(dá)或激光測距等技術(shù)來實現(xiàn)對車輛速度的測量。然而，這些傳統(tǒng)方法存在一些局限性，如精度不高、成本高等問題。而基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)通過利用FPGA的高速并行處理能力和可編程特性，結(jié)合雙光幕和圖像處理算法，可以實現(xiàn)對車輛速度的準(zhǔn)確檢測。二、系統(tǒng)原理該系統(tǒng)由兩個光幕組成，分別位于車輛行駛的兩個位置上。當(dāng)車輛經(jīng)過光幕時，光幕將被遮擋，F(xiàn)PGA系統(tǒng)通過圖像處理算法檢測車輛通過的時間，從而計算出車輛的速度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1：基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三、圖像處理算法為了實現(xiàn)對車輛速度的準(zhǔn)確檢測，需要對通過光幕的圖像進行處理。本系統(tǒng)采用了一種簡單且有效的圖像處理算法。首先，將車輛通過光幕時的圖像進行二值化處理，得到車輛的輪廓。然后，利用邊緣檢測算法提取輪廓的邊緣信息，計算出車輛通過時的時間。最后，根據(jù)時間和光幕之間的距離，可以計算出車輛的速度。四、FPGA系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)FPGA系統(tǒng)是整個測速系統(tǒng)的核心部分。本系統(tǒng)選擇了一種高性能的FPGA開發(fā)板，以滿足實時性和運算復(fù)雜度的要求。FPGA系統(tǒng)的設(shè)計包括以下幾個步驟：1.硬件設(shè)計：根據(jù)系統(tǒng)需求和圖像處理算法，設(shè)計FPGA系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。包括圖像輸入模塊、圖像處理模塊、計算模塊等。2.硬件描述語言編程：利用硬件描述語言（如VHDL或Verilog）對系統(tǒng)進行編程。根據(jù)硬件設(shè)計的結(jié)果，編寫對應(yīng)的代碼來實現(xiàn)圖像處理算法和計算功能。3.邏輯綜合與布局布線：通過邏輯綜合和布局布線工具，將設(shè)計的硬件電路轉(zhuǎn)換成物理電路。同時，根據(jù)設(shè)計需求進行時序約束和時鐘頻率設(shè)置。4.配置FPGA芯片：將綜合和布線生成的bit文件配置到FPGA芯片中，完成FPGA系統(tǒng)的配置。五、實驗與結(jié)果分析為了驗證基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)的效果，進行了一系列的實驗。通過與傳統(tǒng)測速系統(tǒng)的對比實驗，結(jié)果表明基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)具有較高的測速精度和實時性。同時，在不同車輛速度和不同光照條件下，系統(tǒng)仍然能夠穩(wěn)定地進行測速。六、結(jié)論本文提出了一種基于FPGA的雙光幕測速系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)方案。通過利用FPGA的高速并行處理能力和可編程特性，結(jié)合雙光幕和圖像處理算法，實現(xiàn)了對車輛速度的準(zhǔn)確檢測。實驗表明，該系統(tǒng)具有較高的測速精度和實時性，能夠滿足實際交通管理的需求。隨著FPGA技術(shù)的不斷發(fā)展和演進，該系統(tǒng)在未來有望進一步優(yōu)化和推廣應(yīng)用。參考文獻：[1]徐洪麗,王紅楠,顧的民,等.基于圖像處理算法的測速系統(tǒng)研究[J].測繪與空間地理信息,2017,40(4):159-163.[2]王勇,李超,張明,等.基于FPGA的測速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].光電工程,2018,45(2):83-89.[3]施警輝,吳進,沈益民.FPGA設(shè)計與開發(fā)實踐[M].電子工業(yè)出版社,2019.致謝：本論文的研究成果得到了XX基金的資助，在此