中人ZRRGZN-10機(jī)器視覺(jué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
（1）開(kāi)箱即用。部署邊緣計(jì)算終端，配置17寸高清IPS觸摸屏，支持十點(diǎn)觸控，內(nèi)部含儲(chǔ)物單元格，支持鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、電源適配器，以及實(shí)驗(yàn)教具的存放。上電即用，用戶無(wú)需配置任何外設(shè)。
（2）支持兩種開(kāi)發(fā)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)軟件提供jupyter notebook和VS2015兩種開(kāi)發(fā)環(huán)境，其中jupyter notebook采用Python編程語(yǔ)言，VS2015采用C++編程語(yǔ)言，用戶根據(jù)實(shí)際需要選擇，可滿足不同院校的教學(xué)要求。
（3）雙視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包含標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和云臺(tái)視覺(jué)系統(tǒng)，可開(kāi)展靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種環(huán)境下的機(jī)器視覺(jué)實(shí)驗(yàn)。
（4）源代碼開(kāi)放。開(kāi)放全部軟件框架和算法級(jí)源代碼，學(xué)生可在代碼層面，通過(guò)調(diào)參、代碼填充等方式進(jìn)行應(yīng)用和驗(yàn)證性質(zhì)的課程基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，也可參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，自行編寫(xiě)代碼，進(jìn)行相對(duì)復(fù)雜的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。教師則可依托該平臺(tái)，進(jìn)行深度的二次開(kāi)發(fā)。
系統(tǒng)主要功能模塊
1.邊緣計(jì)算終端
邊緣計(jì)算終端采用NVIDIA公司的Jetson Nano處理器，該處理器具備GPU運(yùn)算功能，既可作為邊緣計(jì)算終端（即小型電腦）使用，也可進(jìn)行基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像處理相關(guān)的分析和運(yùn)算。通過(guò)在處理器中部署視覺(jué)系統(tǒng)SDK、Python和OpenCV等相關(guān)軟件和框架，以及與外接設(shè)備的通訊協(xié)議，學(xué)生即可完成從視覺(jué)系統(tǒng)硬件搭建、圖像采集、圖像處理，到實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)與論證，再到視覺(jué)系統(tǒng)和外部設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制等一系列功能，無(wú)需另外配置電腦。
邊緣計(jì)算終端主要技術(shù)參數(shù)如下：
（1）處理器：64位四核CORTEX-A57，128核MAXWELL GPU；
（2）內(nèi)存：4GB LPDDR，板載存儲(chǔ)：128GB；
（3）接口：USB3.0×4，Micro USB×1， HDMI×1，RJ45×1，DC5.5×2.1電源接口；
（4）集成Linux、Python等運(yùn)行環(huán)境，支持?jǐn)?shù)字圖像處理、機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等算法、硬件、應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和學(xué)習(xí)。
2.靜態(tài)視覺(jué)系統(tǒng)
靜態(tài)視覺(jué)系統(tǒng)即一套標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)視覺(jué)系統(tǒng)，包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、LED光源、光源控制器等，通過(guò)視覺(jué)支架進(jìn)行集成，為所有的靜態(tài)目標(biāo)檢測(cè)、分析和處理提供實(shí)訓(xùn)的硬件環(huán)境。
視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：
視覺(jué)系統(tǒng)主要硬件如下：
（1）工業(yè)相機(jī)
傳感器型號(hào)：Sharp RJ33；
像元尺寸：3.75 µm×3.75 µm；
靶面尺寸：1/3”；
分辨率：1280×960；
幀率：30 fps；
曝光時(shí)間：34μs～1sec；
黑白/彩色：彩色；
接口：GiGE。
（2）工業(yè)鏡頭
焦距光圈：固定焦距；
光圈：手動(dòng)光圈；
像素級(jí)別：600萬(wàn)像素，F(xiàn)A 鏡頭；
焦距大小：12mm ；
F數(shù)：F2.8～F16。
（3）LED光源
光源類(lèi)別：30度環(huán)形光源；
LED類(lèi)型：貼片LED；
顏色：白色；
色溫：6600K；
功率：14.4W。
3.動(dòng)態(tài)視覺(jué)系統(tǒng)（二自由度云臺(tái)）
動(dòng)態(tài)視覺(jué)系統(tǒng)可在線進(jìn)行視頻或圖像傳輸，實(shí)時(shí)將場(chǎng)景信息傳輸至邊緣計(jì)算終端中進(jìn)行處理，并通過(guò)外接顯示設(shè)備進(jìn)行結(jié)果顯示。場(chǎng)景信息包括人臉、行人、車(chē)牌，以及其他待檢測(cè)的目標(biāo)物體等，識(shí)別到目標(biāo)后，可做跟隨運(yùn)動(dòng)，開(kāi)展行人跟蹤、人臉識(shí)別與跟蹤、車(chē)牌識(shí)別等相關(guān)的應(yīng)用型綜合實(shí)訓(xùn)。
系統(tǒng)主要由二自由度云臺(tái)和攝像頭組成；    
傳感器類(lèi)型：2MP CMOS；
視頻制式：PAL/NTSC；
最高分辨率：1920×1080；
視頻幀率：1920×1080@30、25fps；
鏡頭：定焦3.6mm；
視場(chǎng)角：水平80.3°，垂直50.8°，對(duì)角線88.7°。
4.高清顯示屏
采用17英寸高清觸摸屏；
屏幕主要技術(shù)參數(shù)如下：
窄邊框設(shè)計(jì)，1920×1080高清分辨率；
IPS硬屏，鋼化玻璃面板，99%RGB，178°廣視角；
支持NVIDIA、Windows、樹(shù)莓派等操作系統(tǒng)，十點(diǎn)觸控；
接口：USB、HDMI、電源。
5.單片機(jī)、plc可編程設(shè)計(jì)與控制虛擬仿真軟件（需提供版權(quán)證書(shū)及演示視頻）：
1)本軟件基于unity3d開(kāi)發(fā)，內(nèi)置實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場(chǎng)景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過(guò)啟動(dòng)/停止、正向運(yùn)動(dòng)、反向運(yùn)動(dòng)按鈕操作三維機(jī)床模型運(yùn)動(dòng)，在連接線路狀態(tài)下，三維機(jī)床模型可進(jìn)行放大/縮小、平移。
2)繼電器控制：閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，并進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，通過(guò)識(shí)讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開(kāi)關(guān)等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機(jī)床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱(chēng)可重命名，然后點(diǎn)擊連接線路按鈕，將端子對(duì)端子進(jìn)行連線，將機(jī)床電路連接成功后，選擇接通電源，進(jìn)行操作，若組件或線路連接錯(cuò)誤將彈出提示錯(cuò)誤框，可隨時(shí)進(jìn)行場(chǎng)景重置。
3)plc控制：實(shí)驗(yàn)同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過(guò)PLC編碼按鈕，進(jìn)入程序編寫(xiě)界面，編寫(xiě)正向與反向2條程序，共有12個(gè)梯形圖符號(hào)，編寫(xiě)完成后，選擇提交進(jìn)行程序驗(yàn)證。驗(yàn)證成功后，接通電源進(jìn)行操作，組件、線路連接、代碼錯(cuò)誤將彈出提示錯(cuò)誤框，可隨時(shí)進(jìn)行場(chǎng)景重置。
4)單片機(jī)控制：實(shí)驗(yàn)同繼電器控制，增加單片機(jī)控制功能，在連線完成后，通過(guò)C編碼按鈕進(jìn)入編程界面，輸入正確的C語(yǔ)言代碼，提交驗(yàn)證成功后，接通電源進(jìn)行操作，組件、線路連接、代碼錯(cuò)誤將彈出提示錯(cuò)誤框，可隨時(shí)進(jìn)行場(chǎng)景重置。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求：
五、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
（1）python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、軟件安裝實(shí)驗(yàn)
（2）python編程實(shí)驗(yàn)：計(jì)算任意輸入整數(shù)的階乘
（3）python編程實(shí)驗(yàn)：漢諾塔問(wèn)題
（4）python編程實(shí)驗(yàn)：使用蒙特·卡羅方法計(jì)算圓周率近似值
（5）python編程實(shí)驗(yàn)：使用Numpy進(jìn)行t檢驗(yàn)
（6）python 編程實(shí)驗(yàn)：使用PIL讀取、顯示和處理圖像
（7）python GUI編程實(shí)驗(yàn)：matplotlib數(shù)據(jù)可視化
（8）python GUI編程實(shí)驗(yàn)：動(dòng)態(tài)時(shí)鐘設(shè)計(jì)
2.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：數(shù)字圖像處理
（1）圖像的代數(shù)運(yùn)算
（2）圖像變換
（3）圖像分割
（4）圖像平滑
（5）圖像增強(qiáng)
（6）彩色圖像處理
（7）形態(tài)學(xué)處理
（8）邊緣檢測(cè)
（9）直線、圓檢測(cè)
（10）三角形、矩形檢測(cè)
3.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：機(jī)器視覺(jué)
（1）視覺(jué)系統(tǒng)搭建與硬件操作
（2）圖像采集與顯示
（3）視覺(jué)定位
（4）視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定
（5）顏色識(shí)別
（6）形狀識(shí)別
（7）測(cè)量物體尺寸
（8）物體有無(wú)檢測(cè)
4.課程設(shè)計(jì)：人臉識(shí)別系統(tǒng)
（1）能夠錄入人臉數(shù)據(jù)；
（2）能實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證；
（3）有專(zhuān)門(mén)的用戶操作界面。
5.課程設(shè)計(jì)：形狀識(shí)別系統(tǒng)
（1）能夠識(shí)別平面彩色圖形，如圓形、矩形、三角形；
（2）能夠識(shí)別大小不等的立體圖形，如籃球、足球、排球；
（3）有專(zhuān)門(mén)的用戶操作界面。
6.課程設(shè)計(jì)：物體缺陷檢測(cè)系統(tǒng)
（1）能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行預(yù)處理；
（2）能夠檢測(cè)是否有缺陷并提取缺陷特征；
（3）能夠輸出缺陷的大小，判斷目標(biāo)是否合格。
7.課程設(shè)計(jì)：證件字符識(shí)別系統(tǒng)
（1）能分割出視野中的證件區(qū)域；
（2）能找到字符所在區(qū)域；
（3）能將字符逐個(gè)分割出來(lái)，并進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，而后顯示。
8.課程設(shè)計(jì)：車(chē)牌檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)
（1）能從視頻流中提取特定幀圖像，并進(jìn)行預(yù)處理，濾除干擾信息；
（2）能從圖像中定位到車(chē)牌位置；
（3）對(duì)車(chē)牌信息進(jìn)行識(shí)別，并輸出到界面。
9.課程設(shè)計(jì)：種子計(jì)數(shù)與分級(jí)系統(tǒng)
（1）能對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，濾除干擾信息；
（2）能對(duì)不同種子進(jìn)行分割，統(tǒng)計(jì)有效種子的數(shù)量；
（3）能逐個(gè)判別種子特征，根據(jù)分類(lèi)依據(jù)進(jìn)行種子分級(jí)。