近年来随着高校办学规模的不断扩大,现有教学实验设备已逐渐不能适应高校的发展步伐。针对目前机电专业实验装置较少的情况,提出了基于动态图像处理的视觉系统教学实验平台的设计与开发方案。本实验平台是将图像处理技术应用到嵌入式系统中,具有处理速度快、精度高和可靠性强等特点。开展该课题的研究对实验教学、拓展学生能力以及科研开发具有重要意义。 本课题以兼顾教学与应用开发为出发点,根据教学实验本身的特点,设计出具有较强通用性的实验平台。围绕平台的基本功能及特点,采用嵌入式系统的结构化设计方法,总结了基于ARM的嵌入式系统的特点和当前最新发展动态。通过对多种操作系统优缺点的比较,合理选择了嵌入式Linux作为平台的操作系统,并将其移植到基于AT91RM9200处理器的硬件平台上,建立了嵌入式Linux的交叉编译环境和基于NFS的调试方法。设计了系统的机械结构,并对各部件的设计方法和实现过程进行了详细的说明。研究了图像处理的理论和算法,并编写了相应的软件程序。针对Linux驱动程序的特点,编写了控制舵机的驱动程序,并在颜色识别与跟踪实验中对该程序进行了验证。开发了LED点阵控制板,利用AT89C51单片机来控制LED阵列(25×64点)产生并移动颜色块。最后,为了测试系统性能,检验摄像头的跟踪效果,设计了一个跟踪颜色的教学实验。通过对不同颜色、不同形状物体的跟踪,获得相应的实验数据,并对数据进行了分析,从而实现了实时跟踪的功能,并达到了教学实验的目的。