基于SA氣敏薄膜陣列的圖像識(shí)別系統(tǒng)及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、發(fā)展高靈敏度、高選擇性、質(zhì)量可靠的便攜式傳感系統(tǒng)用于一系列揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測(cè)，在利用電子鼻來(lái)進(jìn)行嗅覺(jué)分析方面，有著十分重要的意義。然而，對(duì)于低濃度化合物的分辨或者是針對(duì)具體某一類化合物的識(shí)別，仍是當(dāng)前一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的難題。
　　近年來(lái)，Illinois大學(xué)Urbana-Champaign分校的Kenneth S. Suslick教授根據(jù)一系列在陣列上固定下來(lái)的氣敏染劑對(duì)不同氣體的顏色反應(yīng)，研制出了一種新的氣體檢測(cè)陣列。該陣

2、列對(duì)于某一特定的被分析物具有良好的線性響應(yīng)，對(duì)于某一被分析物的混合物也有其相應(yīng)的響應(yīng)。這種被其發(fā)明者稱為“可視嗅覺(jué)”的技術(shù)很類似于我們判斷石蕊試紙是否從藍(lán)色變到紅色，就可判斷溶液是否呈酸性一樣。因此，本文設(shè)計(jì)基于敏感薄膜陣列的圖像識(shí)別系統(tǒng)，用于對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體分子的識(shí)別，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1.自組裝薄膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且容易控制，制備和表征也相對(duì)容易，通過(guò)對(duì)氣敏薄膜的自組裝制備，使氣體分子能被響應(yīng)陣列探測(cè)從而獲得相應(yīng)的響應(yīng)圖

3、像。陣列所得的顏色變化模式給予醒目的視覺(jué)識(shí)別，即使分子健合力弱的氣體也可以進(jìn)行區(qū)分。
　　2.顏色反應(yīng)染劑組成具有巨大分辨能力的傳感器陣列，通過(guò)CMOS圖像傳感器進(jìn)行響應(yīng)圖像的采集。響應(yīng)圖像通過(guò)圖像傳感器分解為RGB三基色信號(hào)并送到處理器中作進(jìn)一步的處理。
　　3.根據(jù)敏感陣列遇到不同氣體的響應(yīng)圖像所呈現(xiàn)的顏色差異設(shè)計(jì)圖像識(shí)別算法，將響應(yīng)圖像的特征信息轉(zhuǎn)化為顏色直方圖的特征向量。據(jù)此設(shè)計(jì)顏色直方圖識(shí)別算法與顏色一致向量識(shí)別算

4、法，并對(duì)兩種算法作詳細(xì)比較。
　　4.在Xilinx Spartan-3 FPGA上設(shè)計(jì)基于MicroBlaze的嵌入式圖像識(shí)別系統(tǒng)以執(zhí)行相應(yīng)的圖像識(shí)別算法。所設(shè)計(jì)的兩種算法都能實(shí)時(shí)執(zhí)行。顏色直方圖識(shí)別算法具有更快的運(yùn)行速度，而顏色一致向量識(shí)別算法則有更高的識(shí)別效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在此系統(tǒng)上用這兩種識(shí)別算法都可以根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物響應(yīng)圖像的不同從而將不同的揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行有效的識(shí)別。
　　綜上，本文根據(jù)可視嗅覺(jué)技術(shù)設(shè)計(jì)