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基于FPGA的非介入式静脉成像仪----真正考验算法的时刻

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近期参加了一下研究生电子设计大赛玩玩。。呵呵,给大家分享一下我做的是什么东东!!!研究生电子设计大赛 果然非同与本科的电子设计大赛,更多的作品,倾向于产品,而并非简单的一个实物而已!!!貌似你们12年的时候就看我做过类似的东东了,我当时参加OPENHW硬件开源设计大赛的时候,在chinaaet写过博文。。。不过这次优化了60%!!!哈哈再给我一次机会的话,我准备继续优化,后面就真的全部是视频图像算法处理的事情了。。。。

还是那个“非介入式静脉成像仪”,原理其实真的很简单,血红蛋白对近红外线有吸收效果而已!!!!!这次从底层开始完全自己设计了一把,准备向目标靠拢!!!!首先给你们看看整个设计的硬件框图,如下所示:

(1) CMOS Sensor的初始化与视频的采集

(2) 并行硬件算法加速功能

(3) 视频图像的USB2.0实时传输

这几个部分功能实现,可以简要的用如下框图表示,如图 5所示:

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硬件架构其实很简单,无非是采集MV9V034的图像,PC实时捕获罢了。。当然FPGA中还得做相关的算法,不做基本没什么价值可言。至于硬件,我花了一个月的时间,设计了4个版本,给大家秀一秀,哈哈哈:

(1) 第一版本,是你们熟悉的VIP_Board Mini板卡,从USB+VGA双接口设计实现摄像头的图像采集,与算法的处理,在http://crazyfpga.taobao.com/有购,如下:

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(2) 第二个版本,是我尤其有设计的一个USB相机的模型,4.5*4.5mm的大小,第一次将体积压缩到了这个极限,如下所示:

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可恶的68013和FPGA都好大,我没辙了。。。。JTAG接口已经被我简化到了一根排母,此外,这个USB接口真的是很不爽,不便于安装。。。。电源模块。。。哎。。自己鄙视自己。。

MT9V034的镜头前面贴了一个850nm的滤波片,这样完美的隔离了自然光,在使用红外光源的时候,减少了其他波段光线的干扰。

顺便给你们看看那一时期的全貌,我靠,丑死了有没有:

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呵呵,我光源采用了一个850nm的手电筒!!!不过后期必须得优化自己设计,不然太丢人了。。。。。

(3) 受不了第二版本的SB,。,,,再次设计第三本本!!!将68013 换成了QFN的封装将USB接口换成了标准工业相机常用的立式的了,将按键/LED全部去掉,将DCDC电源模块改成了LDO。同时逆袭的自己设计了第一版本的MT9V034的相机模块,如下所示:

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相比于第二版本而言,顺便完败了有木有!!!有木有!!!!不过参考了前辈们的设计,发现直接将850滤波片贴在Senser也是可行的,,。。。如下,哈哈哈

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(4) 第四版本,其实就是封装而已!!!!CrazyBingo出品的第一个工业相机,亮相了,如下所示:

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话说立式的USB-B方口USB真的很好用!!!!还有,自从用了QFN的68013,体积瞬间小了好多!!!!工业相机壳用的是标准的,38*38的PCB就可以直接放进去了!!!哈哈哈哈哈,也许自己将作品做成了一体式,完全封装成产品的形式,也是一大亮点吧、1!!!!

然后给你门看看效果,采集到的静脉直接在PC上显示出来,如下所示:

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其实我还做了图像增强,不增强和增强后,兼职是没法比的,如下所示:

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图像增强前与图像增强后采集到的静脉图像对比

再给看看胖子和瘦子,其实也可以:

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肥胖男性的手与瘦小女性的手静脉采集图像的对比

再给你们来几个图,呵呵呵

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这其实还是我第一期的效果。。。我至今还不满意!!!!不过稀里糊涂的得了西北赛区的一等奖。。。我都还没准备好呢!!!于是乎8.18 得参加全国总决赛、、、、、如果拿了全国总决赛。。。。。。。好戏还在后头呢!!!

但是难度真的很大,应用在医院???成本是能做到250RMB!!!应用在识别???我压根做不了那方面算法 !!!就做一个模块!!???目前效果还不行呢!!!

至于算法的实现,下一篇中再详细的讨论一下。。。这只是一个开始而已!!!

本人愿意回答你们任何问题,请留言!!!!