高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

，

(紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，浙江 紹興 312000)

0 引言

高幀頻拍照設(shè)備拍攝頻率高，每秒拍攝畫面多，拍攝角度更全方位，且像素極為清晰，現(xiàn)已被各領(lǐng)域廣泛使用，致使當(dāng)前的圖像絕大多數(shù)為高幀頻二維圖像[1]。結(jié)合數(shù)字技術(shù)，可將高幀頻二維圖像進(jìn)行壓縮、編碼等處理，使更多需要對圖像進(jìn)行多樣處理的領(lǐng)域獲得便捷手段[2]。要對這種高幀頻二維數(shù)字圖像進(jìn)行處理，就需要對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在圖像數(shù)據(jù)采集過程中，面臨的最大問題就是采集速率的控制[3]。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高幀頻二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有不穩(wěn)定性、復(fù)雜性、靈活度較高等特點(diǎn)，導(dǎo)致難以對數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行控制[4]。相關(guān)專家對該問題進(jìn)行研究，已取得一定成果。文獻(xiàn)[10]依據(jù)SPRINT算法原理，對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算數(shù)據(jù)最佳分裂時(shí)間，生成中心站點(diǎn)決策樹，從而設(shè)計(jì)出高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集速率較低，控制效果并不理想。為此，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)硬件和軟件數(shù)據(jù)采集、過濾、采集速率控制功能的改進(jìn)，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)采集速率高，采集精度高，采集耗時(shí)少。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

依據(jù)數(shù)據(jù)采集速率控制需求，對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。數(shù)據(jù)采集電路和電源電路是系統(tǒng)硬件最重要的兩個(gè)部分。對數(shù)據(jù)采集電路和電源電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，可大幅度提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率和數(shù)據(jù)采集精度，使系統(tǒng)能夠更好的對數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行控制。具體改進(jìn)設(shè)計(jì)過程如下。

1.1 數(shù)據(jù)采集電路

良好的數(shù)據(jù)采集電路必須依靠性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集卡，選用KPCI-811數(shù)據(jù)采集卡對數(shù)據(jù)采集電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)[5]。KPCI-811數(shù)據(jù)采集卡具有多功能性，它不僅可以高精度的對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，還能對數(shù)據(jù)采集信號進(jìn)行控制，對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入輸出控制。圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡，便可將數(shù)據(jù)的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到計(jì)算機(jī)中加以存儲，再取出相應(yīng)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出給其他外部電路設(shè)備。給出高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集電路圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集電路

由圖1可知，采集信號先到達(dá)數(shù)據(jù)信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，該模塊將采集信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，F(xiàn)IFO模塊對數(shù)字信號進(jìn)行緩存，PIC接口模塊則采用DMA內(nèi)存分配方法，結(jié)合配置芯片中的數(shù)據(jù)信號配置信息，將傳送來的數(shù)字信號傳輸?shù)絇C端進(jìn)行存儲待用[6]?？刂颇K則起到數(shù)據(jù)采集過程采集速率的控制作用，以時(shí)鐘信號為標(biāo)記，將數(shù)字信號的狀態(tài)做好記錄，根據(jù)信號狀態(tài)發(fā)送不同的控制信號，下達(dá)控制指令。

1.2 電源電路

電源電路是系統(tǒng)硬件設(shè)備中不可缺少的組成部分，電源電路設(shè)計(jì)的合理性可去報(bào)高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)安全地運(yùn)行。改進(jìn)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中所有電源均為直流電源。將電源電壓恒定控制在24 V、測距電壓控制在5 V。利用穩(wěn)壓芯片TPS76822構(gòu)建電源電路，設(shè)定其電壓均為3.3 V[7]。在進(jìn)行高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的采集過程中，要達(dá)到功率最大，需設(shè)定電壓為24 V，最大工作電流為0.825A。給出電源電路圖如圖2所示。

圖2 電源電路

綜上所述，完成高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)提供最高配置的硬件環(huán)境。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)的軟件功能主要包括：數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的過濾，數(shù)據(jù)采集速率的控制。利用高潮圖聚類方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，過濾掉沒有采集價(jià)值的數(shù)據(jù)，引入小波理論對數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行控制，完成系統(tǒng)軟件部分的優(yōu)化開發(fā)。具體描述過程如下。

2.1 高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的采集

引入超圖聚類方法對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，首先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采集算法對二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集過程中，對圖像數(shù)據(jù)集C進(jìn)行訓(xùn)練，由此可以獲得一個(gè)數(shù)據(jù)采集器Bi,根據(jù)二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集效率的估計(jì)和圖像數(shù)據(jù)屬性值的計(jì)算結(jié)果融合，得到數(shù)據(jù)采集函數(shù)和每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)隸屬數(shù)據(jù)采集函數(shù)的概率，由此完成對二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的采集。

根據(jù)對二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練，給出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采集算法對圖像數(shù)據(jù)采集效率的估計(jì)：

(1)

其中:α代表神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采集算法對圖像數(shù)據(jù)采集效率的估計(jì)值，i代表圖像數(shù)據(jù)集個(gè)數(shù)，C代表圖像數(shù)據(jù)集，m代表圖像數(shù)據(jù)屬性值。

依據(jù)高斯分布的生成，獲得新的圖像數(shù)據(jù)屬性集，則有數(shù)據(jù)屬性集T：

(2)

其中:w代表影響圖像數(shù)據(jù)采集的參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)此參數(shù)控制在1-2區(qū)間內(nèi)，圖像數(shù)據(jù)采集的精度最高，x代表圖像數(shù)據(jù)采集系數(shù)，該系數(shù)為1時(shí)的數(shù)據(jù)采集效率最高，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率最貼近于最高數(shù)據(jù)采集效率。

將圖像數(shù)據(jù)采集效率的估計(jì)值與數(shù)據(jù)屬性值相融合，得到圖像數(shù)據(jù)采集函數(shù)：

(3)

其中:R代表圖像數(shù)據(jù)采集函數(shù)值，Bi代表圖像數(shù)據(jù)采集器。

高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集過程中，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)隸屬數(shù)據(jù)采集函數(shù)的概率為：

(4)

其中:P代表每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)隸屬數(shù)據(jù)采集函數(shù)的概率，j代表圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

通過上述計(jì)算結(jié)果可知，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)隸屬數(shù)據(jù)采集函數(shù)的概率，對二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的采集有很大影響，所以當(dāng)P(xj)≥90時(shí)，圖像數(shù)據(jù)采集得以實(shí)現(xiàn)，由于在數(shù)據(jù)采集第一步時(shí)對圖像數(shù)據(jù)采集效率進(jìn)行了估計(jì)，因此P(xj)<90的概率基本可以忽略。

2.2 高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的過濾

利用OCTEON多核處理器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾[8]。過濾過程中，首先判斷其是否為值得采集的數(shù)據(jù)，然后利用圖像數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性矩陣是否超過無用數(shù)據(jù)的閾值，來判斷無用數(shù)據(jù)的存在，如果存在無用數(shù)據(jù)，找出無用數(shù)據(jù)存在節(jié)點(diǎn)，并將其過濾掉。利用OCTEON多核處理器對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾的具體過程如下。

為了使過濾的數(shù)據(jù)更貼近圖像數(shù)據(jù)中值得采集的數(shù)據(jù)函數(shù)，假設(shè)，SS0代表圖像數(shù)據(jù)原始簇的中心集，則有：

re.XY=SS0

(5)

其中:re.XY代表圖像數(shù)據(jù)根節(jié)點(diǎn)的預(yù)備中心集。排除數(shù)據(jù)根節(jié)點(diǎn)，對所有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)n進(jìn)行下列設(shè)置：

n.XY=pn.XY

(6)

其中:pn.XY代表圖像數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)n的上級數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)預(yù)備中心集。

以上述計(jì)算為依據(jù)，分析圖像數(shù)據(jù)原始簇的中心集SS0，得到數(shù)據(jù)活動簇中心子集SSactive，如果SSactive=re.XYactive,那么過濾的數(shù)據(jù)更貼近圖像數(shù)據(jù)中值得采集的數(shù)據(jù)函數(shù)。

利用圖像數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性矩陣是否超過無用數(shù)據(jù)的閾值驗(yàn)證公式，判斷數(shù)據(jù)是否為無用數(shù)據(jù)，如果為無用數(shù)據(jù)便將其過濾掉。設(shè)定圖像數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性矩陣為Wg*g，并對其進(jìn)行計(jì)算，如果線性相關(guān)性矩陣計(jì)算結(jié)果超過分布式數(shù)據(jù)中無用數(shù)據(jù)閾值(圖像無用數(shù)據(jù)閾值范圍為0.01-0.02)，那么便認(rèn)為此圖像數(shù)據(jù)為無用數(shù)據(jù)，則圖像數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性矩陣是否超過無用數(shù)據(jù)的閾值驗(yàn)證公式為：

(7)

根據(jù)式(7)可判斷圖像數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性矩陣是否超過無用數(shù)據(jù)的閾值，如果已經(jīng)超過，便找出無用數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)所在位置，并利用OCTEON多核處理器將其過濾出去，完成對圖像數(shù)據(jù)中無用數(shù)據(jù)的過濾。

2.3 圖像數(shù)據(jù)采集速率的控制

以上述數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于小波理論對過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集速率控制。對數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行控制，主要取決于兩個(gè)數(shù)據(jù)類的相似度，所以要先構(gòu)建圖像數(shù)據(jù)相似度模型，然后根據(jù)相似度模型將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集速率控制，最后以H(k,c)所有變化值的和，得到所有圖像數(shù)據(jù)類間的相似度，并對其進(jìn)行分組操作，由此完成對圖像數(shù)據(jù)采集速率控制過程。

假設(shè)，構(gòu)建一個(gè)圖像數(shù)據(jù)相似度模型H(F,K)，其中F代表圖像數(shù)據(jù)頂點(diǎn)集，K代表圖像數(shù)據(jù)相似度集，且每個(gè)數(shù)據(jù)相似度k∈K有一個(gè)權(quán)重M(k)，數(shù)據(jù)頂點(diǎn)沒有權(quán)重。由于在圖像數(shù)據(jù)采集中，數(shù)據(jù)相似度k與數(shù)據(jù)類c同為數(shù)據(jù)頂點(diǎn)的集合，那么它們之間的關(guān)系可定義為：

(8)

其中:H(k,c)代表圖像數(shù)據(jù)相似度與數(shù)據(jù)類頂點(diǎn)的關(guān)系，|k|代表圖像數(shù)據(jù)相似度k中的頂點(diǎn)數(shù)目，|c|代表圖像數(shù)據(jù)類c中頂點(diǎn)數(shù)目，|k∩c|代表k和c的交集數(shù)目。

假設(shè)，將圖像數(shù)據(jù)類ci與cj進(jìn)行聚類，對于一個(gè)數(shù)據(jù)相似度(|k∩ci|)≠κ，κ代表圖像數(shù)據(jù)類別總數(shù)目，如果H(k,ci)>H(k,cij)表示著圖像數(shù)據(jù)相似度k中有數(shù)據(jù)類cj中的頂點(diǎn)，且k中包含了cj的多數(shù)頂點(diǎn)，所以H(k,c)值的波動，體現(xiàn)了cj和ci間就數(shù)據(jù)相似度k而言的近似度。

根據(jù)上述內(nèi)容，給出圖像數(shù)據(jù)類c的速率函數(shù)：

(9)

其中:Q(c)代表圖像數(shù)據(jù)類c的速率。圖像數(shù)據(jù)類c的速率是所有圖像數(shù)據(jù)相似度k權(quán)重H(k,c)值的和，該權(quán)重是依據(jù)數(shù)據(jù)相似度k以及其數(shù)據(jù)類c的頂點(diǎn)數(shù)目分配的。

綜上所述，根據(jù)比較速率控制前后的圖像數(shù)據(jù)類的相似度來決定速率控制與否，由此將圖像數(shù)據(jù)速率指數(shù)定義為：

f(ci,cj)=Q(ci)-Q(cj)

(10)

其中:f代表圖像數(shù)據(jù)速率指數(shù)，Q(ci)代表圖像數(shù)據(jù)類ci的速率，Q(cj)代表圖像數(shù)據(jù)類cj的質(zhì)量。H(k,c)的變化體現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)合并類間的相似度變化，計(jì)算H(k,c)所有變化值的和，便能得到所有圖像數(shù)據(jù)類間的相似性。由此完成對圖像數(shù)據(jù)的采集速率控制。

根據(jù)以上步驟，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集電路和電源電路等硬件設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，通過改進(jìn)開發(fā)系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)采集速率控制功能，完成高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證改進(jìn)設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)的性能，需要進(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)。在Simulink的環(huán)境下搭建高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)仿真平臺。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取自于東北大學(xué)微機(jī)室1 000臺帶有此網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，在該實(shí)驗(yàn)中，利用小波理論對1 000臺計(jì)算機(jī)中的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度采集。以此觀察改進(jìn)系統(tǒng)的有效性和可行性。

圖像數(shù)據(jù)采集時(shí)間是直接反應(yīng)數(shù)據(jù)采集速率快慢的關(guān)鍵因素，分別采用文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)、文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，測試三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，測得三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間對比結(jié)果如表1所示：

表1 三種不同系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)采集時(shí)間對比

通過分析表1可得知，采用文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，其平均數(shù)據(jù)采集時(shí)間約為22 s，其數(shù)據(jù)采集時(shí)間隨數(shù)據(jù)集的增加大幅度增加。采用文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，其平均數(shù)據(jù)采集時(shí)間約為16 s，相對文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)采集時(shí)間隨數(shù)據(jù)集的增加，增長幅度較小。采用改進(jìn)系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，其平均數(shù)據(jù)采集時(shí)間約為5 s，且數(shù)據(jù)采集時(shí)間隨數(shù)據(jù)集的增加增長幅度極小。對比三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間結(jié)果，文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間比文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間縮短了一半，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間近乎是文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間的一半，因此可得，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，這是由于改進(jìn)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)過濾方面利用了OCTEON多核處理器對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，一是過濾掉惡意數(shù)據(jù)，二是將沒有采集價(jià)值的數(shù)據(jù)過濾掉，減少了采集時(shí)所用時(shí)間，提高了采集速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說明，改進(jìn)系統(tǒng)的采集速率更快，采集速率控制精度更高，驗(yàn)證了改進(jìn)系統(tǒng)的有效性。

圖像數(shù)據(jù)采集效率是所設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)的最重要性能指標(biāo)，分別采用傳統(tǒng)系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的采集，測試兩種種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率，對比兩種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率(%)結(jié)果如圖3所示。

圖3 兩種不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速率對比結(jié)果

分析圖3得知，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在數(shù)據(jù)集從5個(gè)增加到7個(gè)的過程中，其數(shù)據(jù)采集速率大幅度上升，但其他階段數(shù)據(jù)采集速率變化較為平穩(wěn)，平均數(shù)據(jù)采集速率保持在38%左右。采用改進(jìn)系統(tǒng)對高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在數(shù)據(jù)集從0個(gè)增加到6個(gè)的過程中，其數(shù)據(jù)采集速率大幅度增長，后續(xù)階段數(shù)據(jù)采集速率基本保持穩(wěn)定，其數(shù)據(jù)采集速率整體隨圖像數(shù)據(jù)集的增加呈上升趨勢，平均數(shù)據(jù)采集速率保持在92%左右。對比傳統(tǒng)系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)采集速率結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率，充分說明改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率更高，速率控制的更好，驗(yàn)證了改進(jìn)系統(tǒng)的可行性。

圖像數(shù)據(jù)采集精度間接影響圖像數(shù)據(jù)的采集速率，若數(shù)據(jù)采集速率快，但數(shù)據(jù)采集精度低，那么所設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)是毫無實(shí)際意義的，因此對改進(jìn)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)采集精度進(jìn)行測試，并結(jié)合文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)、文獻(xiàn)[10]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度進(jìn)行對比，測得三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度(%)對比結(jié)果如圖4所示。

圖4 三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度對比結(jié)果

通過圖4可知，三種不同系統(tǒng)在進(jìn)行高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集時(shí)，均出現(xiàn)三次數(shù)據(jù)采集精度峰值，且都是在圖像數(shù)據(jù)集為0～10個(gè)，15～20個(gè)，40～45個(gè)時(shí)發(fā)生的。文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)的三次數(shù)據(jù)采集精度峰值分別為50%，40%，20%。其平均數(shù)據(jù)采集精度約為35%。文獻(xiàn)[10]系統(tǒng)的三次數(shù)據(jù)采集精度峰值分別為60%，50%，42%。其平均數(shù)據(jù)采集精度約為50%。改進(jìn)系統(tǒng)的三次數(shù)據(jù)采集精度峰值分別為90%，80%，70%。其平均數(shù)據(jù)采集精度約為80%。對比三種不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度結(jié)果，文獻(xiàn)[10]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度大于文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度，近乎是文獻(xiàn)[9]系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度的兩倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說明，改進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度更高，數(shù)據(jù)采集速率控制更高，驗(yàn)證了改進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)用性。

綜合以上實(shí)驗(yàn)說明，所設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集耗時(shí)少，采集速率高，采集精度高，具有良好的速率控制效果，實(shí)用性和有效性強(qiáng)，滿足圖像數(shù)據(jù)采集速率的需求。

4 結(jié)束語

改進(jìn)設(shè)計(jì)的高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)有效解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的采集耗時(shí)較長，采集速率較低，采集精度較低等問題。選用更優(yōu)秀的數(shù)據(jù)采集卡對數(shù)據(jù)采集電路和電源電路進(jìn)行改進(jìn)，完善系統(tǒng)硬件設(shè)備，優(yōu)化開發(fā)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)采集速率控制三個(gè)軟件功能，完成高幀頻二維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集效率控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集速率控制系統(tǒng)采集耗時(shí)少，速率高，采集精度高，充分滿足對圖像數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行控制的需求。但該系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性仍需進(jìn)行改進(jìn)，未來將針對系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，極力為數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的發(fā)展提供良好的幫助。