中人ZRRGZN-10機器視覺教學實驗箱

特點和優勢
（1）開箱即用。部署邊緣計算終端，配置17寸高清IPS觸摸屏，支持十點觸控，內部含儲物單元格，支持鍵盤、鼠標、電源適配器，以及實驗教具的存放。上電即用，用戶無需配置任何外設。
（2）支持兩種開發環境。實驗軟件提供jupyter notebook和VS2015兩種開發環境，其中jupyter notebook采用Python編程語言，VS2015采用C++編程語言，用戶根據實際需要選擇，可滿足不同院校的教學要求。
（3）雙視覺系統設計。包含標準機器視覺系統和云臺視覺系統，可開展靜態、動態兩種環境下的機器視覺實驗。
（4）源代碼開放。開放全部軟件框架和算法級源代碼，學生可在代碼層面，通過調參、代碼填充等方式進行應用和驗證性質的課程基礎實訓，也可參考實驗指導書，自行編寫代碼，進行相對復雜的項目實訓。教師則可依托該平臺，進行深度的二次開發。
系統主要功能模塊
1.邊緣計算終端
邊緣計算終端采用NVIDIA公司的Jetson Nano處理器，該處理器具備GPU運算功能，既可作為邊緣計算終端（即小型電腦）使用，也可進行基于深度學習的數字圖像處理相關的分析和運算。通過在處理器中部署視覺系統SDK、Python和OpenCV等相關軟件和框架，以及與外接設備的通訊協議，學生即可完成從視覺系統硬件搭建、圖像采集、圖像處理，到實驗流程設計與論證，再到視覺系統和外部設備的聯動控制等一系列功能，無需另外配置電腦。
邊緣計算終端主要技術參數如下：
（1）處理器：64位四核CORTEX-A57，128核MAXWELL GPU；
（2）內存：4GB LPDDR，板載存儲：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等運行環境，支持數字圖像處理、機器視覺、深度學習等算法、硬件、應用的開發和學習。
2.靜態視覺系統
靜態視覺系統即一套標準工業級視覺系統，包括工業相機、鏡頭、LED光源、光源控制器等，通過視覺支架進行集成，為所有的靜態目標檢測、分析和處理提供實訓的硬件環境。
視覺系統結構如下：
視覺系統主要硬件如下：
（1）工業相機
傳感器型號：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；
曝光時間：34μs～1sec；
黑白/彩色：彩色；
接口：GiGE。
（2）工業鏡頭
焦距光圈：固定焦距；
光圈：手動光圈；
像素級別：600萬像素，FA 鏡頭；
焦距大?。?2mm ；
F數：F2.8～F16。
（3）LED光源
光源類別：30度環形光源；
LED類型：貼片LED；
顏色：白色；
色溫：6600K；
功率：14.4W。
3.動態視覺系統（二自由度云臺）
動態視覺系統可在線進行視頻或圖像傳輸，實時將場景信息傳輸至邊緣計算終端中進行處理，并通過外接顯示設備進行結果顯示。場景信息包括人臉、行人、車牌，以及其他待檢測的目標物體等，識別到目標后，可做跟隨運動，開展行人跟蹤、人臉識別與跟蹤、車牌識別等相關的應用型綜合實訓。
系統主要由二自由度云臺和攝像頭組成；    
傳感器類型：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；
視場角：水平80.3°，垂直50.8°，對角線88.7°。
4.高清顯示屏
采用17英寸高清觸摸屏；
屏幕主要技術參數如下：
窄邊框設計，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、樹莓派等操作系統，十點觸控；
接口：USB、HDMI、電源。
5.單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件（需提供版權證書及演示視頻）：
1)本軟件基于unity3d開發，內置實驗步驟、實驗指導書、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過啟動/停止、正向運動、反向運動按鈕操作三維機床模型運動，在連接線路狀態下，三維機床模型可進行放大/縮小、平移。
2)繼電器控制：閱讀實驗指導書，并進入實驗，通過識讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開關等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱可重命名，然后點擊連接線路按鈕，將端子對端子進行連線，將機床電路連接成功后，選擇接通電源，進行操作，若組件或線路連接錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。
3)plc控制：實驗同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過PLC編碼按鈕，進入程序編寫界面，編寫正向與反向2條程序，共有12個梯形圖符號，編寫完成后，選擇提交進行程序驗證。驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。
4)單片機控制：實驗同繼電器控制，增加單片機控制功能，在連線完成后，通過C編碼按鈕進入編程界面，輸入正確的C語言代碼，提交驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。
三、實驗項目要求：
五、實訓項目
1.基礎實驗：Python語言程序設計
（1）python集成開發環境搭建、軟件安裝實驗
（2）python編程實驗：計算任意輸入整數的階乘
（3）python編程實驗：漢諾塔問題
（4）python編程實驗：使用蒙特·卡羅方法計算圓周率近似值
（5）python編程實驗：使用Numpy進行t檢驗
（6）python 編程實驗：使用PIL讀取、顯示和處理圖像
（7）python GUI編程實驗：matplotlib數據可視化
（8）python GUI編程實驗：動態時鐘設計
2.基礎實驗：數字圖像處理
（1）圖像的代數運算
（2）圖像變換
（3）圖像分割
（4）圖像平滑
（5）圖像增強
（6）彩色圖像處理
（7）形態學處理
（8）邊緣檢測
（9）直線、圓檢測
（10）三角形、矩形檢測
3.基礎實驗：機器視覺
（1）視覺系統搭建與硬件操作
（2）圖像采集與顯示
（3）視覺定位
（4）視覺系統的標定
（5）顏色識別
（6）形狀識別
（7）測量物體尺寸
（8）物體有無檢測
4.課程設計：人臉識別系統
（1）能夠錄入人臉數據；
（2）能實現身份認證；
（3）有專門的用戶操作界面。
5.課程設計：形狀識別系統
（1）能夠識別平面彩色圖形，如圓形、矩形、三角形；
（2）能夠識別大小不等的立體圖形，如籃球、足球、排球；
（3）有專門的用戶操作界面。
6.課程設計：物體缺陷檢測系統
（1）能夠對物體進行預處理；
（2）能夠檢測是否有缺陷并提取缺陷特征；
（3）能夠輸出缺陷的大小，判斷目標是否合格。
7.課程設計：證件字符識別系統
（1）能分割出視野中的證件區域；
（2）能找到字符所在區域；
（3）能將字符逐個分割出來，并進行準確識別，而后顯示。
8.課程設計：車牌檢測與識別系統
（1）能從視頻流中提取特定幀圖像，并進行預處理，濾除干擾信息；
（2）能從圖像中定位到車牌位置；
（3）對車牌信息進行識別，并輸出到界面。
9.課程設計：種子計數與分級系統
（1）能對圖像進行預處理，濾除干擾信息；
（2）能對不同種子進行分割，統計有效種子的數量；
（3）能逐個判別種子特征，根據分類依據進行種子分級。