實驗室建設項目方案

--可編輯修改-實驗室建設項目項目名稱信息采集與處理實訓平臺建設一、項目情況項目名稱：信息采集與處理實訓平臺建設項目內(nèi)容及目標1■項目目標總體目標是滿足我院電子信息科學與技術專業(yè)學生專業(yè)課實驗教學，使本專業(yè)能夠順利完成本科生的實驗任務及實習實訓，使我院電子信息科學與技術專業(yè)的教學和實踐步入正軌，進而把該實驗室建設成為學生實驗以及開展第二課堂的實踐與創(chuàng)新場所；成為本專業(yè)教師實施指導實驗、科研創(chuàng)新的基地；成為學院培養(yǎng)高層次專門人才，推動科技創(chuàng)新的重要基地。本系統(tǒng)的設計首先目標是要將現(xiàn)實的應用場景再現(xiàn)，通過再現(xiàn)的應用場景中軟件、硬件的互動來激發(fā)、提高學生對于信息采集及處理實驗的興趣，這樣在具體模擬出來的實際場景中進行指定內(nèi)容的算法驗證，使學生真正看到自己所驗證的算法在實際項目中所起到的作用；其次是要滿足本科學生的現(xiàn)狀，目前的學生編程能力尚有欠缺，如果完整地用真實的環(huán)境進行信息的獲取、硬件結(jié)構(gòu)架設、圖像信息算法處理，那么對于很多學生來說，很難在限定的有限實驗時間內(nèi)完成，所以本系統(tǒng)的另外一個目標就是要在實驗環(huán)境中可以完全屏蔽很多具體的技術難點，突出展現(xiàn)、實驗在本科實驗中對于經(jīng)典算法的驗證和體驗；第三個目標是系統(tǒng)的設計具有科研開發(fā)實用效果，本平臺的設計中，完整體現(xiàn)的從信息多模式獲取到信息處理的完整過程，完全可以將在印染工業(yè)、印刷工業(yè)、高速公路超速測定管理等場景從技術角度真實再現(xiàn)在平臺上，滿足實際的科研項目開發(fā)需求；第四個目標是系統(tǒng)的設計具有較高的拓展性，平臺融合了前期的多通道數(shù)據(jù)采集，可以將一些環(huán)境參數(shù)進行采集，并融入中間的數(shù)據(jù)綜合處理過程，還可-可編輯修改-以利用ARM實驗平臺和DSP實驗平臺的資源，利用已有部分的實驗設備完成擴展的綜合數(shù)據(jù)處理分析，加上后端模擬了工業(yè)現(xiàn)場的標準輸出,總體上使得系--可編輯修改-學生通過平臺提供的功能達到簡單的對于設備的驅(qū)動和訪問過程，在簡單驗證實驗中僅僅關注算法處理細節(jié)，同時又能清楚體驗完全吻合現(xiàn)場應用環(huán)境下的具體實現(xiàn)模式。2■項目內(nèi)容系統(tǒng)主要由五個部分組成，一個是信息和圖像獲取單元，二是實驗對象的模擬平臺，三是信息和圖像的處理單元如圖像工作站，四是工業(yè)現(xiàn)場的輸出展示單元；五是將整個綜合數(shù)據(jù)處理平臺從實驗資料到學生實驗數(shù)據(jù)等進行全方位管理的綜合管理平臺；綜合管理平臺實驗、項目硬件資源配置圖像采集算法\圖像處理算法\處理輸岀算法1-X一氓—實驗、項目軟件流程資源管理多通道數(shù)據(jù)采集算法信息處理單元實驗、項目硬件資源配置圖像采集算法\圖像處理算法\處理輸岀算法1-X一氓—實驗、項目軟件流程資源管理多通道數(shù)據(jù)采集算法信息處理單元輸岀控制實驗對象模擬平臺信息獲取單元常規(guī)圖像處理

驗證實驗\常規(guī)計算機應用）課程設計、系統(tǒng)驗證I綜合設計X實際科研項

目研究規(guī)劃理論實施

驗證/研發(fā)系統(tǒng)的整體在實驗室部署需要實驗室有完整的內(nèi)部計算機網(wǎng)絡，網(wǎng)絡總體拓撲結(jié)構(gòu)如下，在下面的結(jié)構(gòu)中，學生機擔任圖像采集和本地的圖像處理過程，教師機提供給實驗指導教師給學生下發(fā)實驗要求以及試驗資料等，服務器上存放教學的全部資源以及在學生是實驗過程中的中間數(shù)據(jù)，方便統(tǒng)一管理；二、項目論證項目建設必要性電子信息科學與技術專業(yè)主要涉及信號傳感檢測、分析處理、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)确矫娴睦碚撆c工程實踐教學、科研開發(fā)及相關應用研究。要求電子信息科學與技術專業(yè)實驗室能夠培養(yǎng)學生熟練掌握信息傳感與檢測技術、信號采樣與信號分析處理技術、計算機通信與網(wǎng)絡技術、電子產(chǎn)品設計開發(fā)與系統(tǒng)集成技術等方面基本理論知識與工程實踐能力。通過對國內(nèi)部分高校電子信息科學與技術專業(yè)的考察，我們了解到，完整的電子信息科學與技術專業(yè)實驗室一般包括由電路實驗室和機房組成的基礎實驗室，由傳感器與檢測技術實驗室、單片機實驗室、數(shù)字圖像采集與處理實驗室和數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡實驗室及綜合實訓處理平臺組成電子信息科學與技術專業(yè)實驗室。對于該專業(yè)的學生來說，實踐課程的訓練與理論教育具有同等的重要意義，專業(yè)實驗室的建設對學生實際動手能力的培養(yǎng)具有至關重要的作用，直接影響到本專業(yè)學生的培養(yǎng)質(zhì)量及分配情況。建立本專業(yè)的專業(yè)綜合實訓平臺勢在必行。2、建設目標及主要建設內(nèi)容1、建設目標電子信息科學與技術實訓綜合處理平臺的總體目標是：首先滿足我院電子信息科學與技術專業(yè)學生專業(yè)課實驗教學，使本專業(yè)能夠順利完成本科生的實驗任務，使我院電子信息科學與技術專業(yè)的教學和實踐得到進一步的完善；第二，把該實驗室建設成為學生實驗以及開展第二課堂的實踐與創(chuàng)新場所，使得綜合性設計性實驗逐步得到提高；第三，使得本專業(yè)教師實施指導實驗、學生

進行實訓創(chuàng)新的基地，成為學院培養(yǎng)較高層次專門人才，推動科技創(chuàng)新的重要基地，為實現(xiàn)學院建設的總體目標奠定堅實的基礎。2、主要建設內(nèi)容a)信息獲取平臺信息獲取平臺教師端1s端子高速相機報警輸出前置多通道信息采集卡0圖像采集串口轉(zhuǎn)USBUSB6編碼盤6..光電檢測器1.1:絡教師端1s端子高速相機報警輸出前置多通道信息采集卡0圖像采集串口轉(zhuǎn)USBUSB6編碼盤6..光電檢測器1.1:絡卡匕1傳送皮帶'M變頻器10?ARM\DSP數(shù)據(jù)處理接口LED燈日光燈護眼燈信息獲取平臺分為兩個不同的方法，一種模式是采用圖像獲取，一種是通過檢測獲取。檢測獲取的過程中，通過多通道信息采集卡可以將實驗平臺周圍的溫度濕度壓力等環(huán)境參數(shù)進行獲取，這組數(shù)據(jù)獲取之后，可以進入數(shù)據(jù)處理中進行綜合的數(shù)據(jù)處理，參與整體項目的業(yè)務邏輯控制；本檢測獲取的過程實際上并不是獨立的，平臺本身對于現(xiàn)有的一些系統(tǒng)“傳感器應用綜合實驗系統(tǒng)BDXSE-1A”以及圖像、語音、網(wǎng)絡多媒體綜合系統(tǒng)實驗箱(ICETEK-DM642-IDK-M)進行了有效的融合，能夠通過數(shù)據(jù)對接模式完成數(shù)據(jù)共享和傳輸，這樣，數(shù)據(jù)檢測過程中，不僅僅可以利用本平臺提供的數(shù)據(jù)采集，同時，也可以采用上述已配套的實驗設備來完成各類數(shù)據(jù)的采集；圖像獲取平臺主要包含系統(tǒng)中的圖像采集設備，包括攝像頭、照相機、視

頻采集卡等硬件設備以及為了獲取不同設備中圖像信息所使用的采集軟件兩部分；本系統(tǒng)是為了讓學生掌握圖像處理的算法和技巧的實驗平臺，由于學生對于硬件設備接口了解有可能不足，所以本平臺中帶有通用的軟件采集模塊，利用本模塊，學生通過參數(shù)選擇就能方便獲得所需設備上的圖像，該軟件能將所獲得的圖片以圖片文件的方式傳送給學生，這樣，學生在簡單驗證試驗中就僅僅關注自己所要調(diào)試的圖像處理算法的核心程序即可，無需處理硬件設備和接口，即保留了具體應用現(xiàn)場中的真實場景又屏蔽了設備的接口；b）實驗對象模擬平臺實驗對象模擬平臺主要包括皮帶傳送機、變頻器、光電編碼器以及不同類型的光源，這些設備中，變頻器主要負責控制皮帶傳送器的運行速度，光電編碼盤是為了獲得傳送器上被拍對象的位置，不同的光源主要是為了模擬工業(yè)現(xiàn)場中照明環(huán)境，讓學生清晰認識光照差別在圖像處理應用中的影響；教師端1報警輸出

模擬s端子USB圖像采集卡高速相機線陣相機串口轉(zhuǎn)USB8M變頻器攝像機2光電檢測器接網(wǎng)絡教師端1報警輸出

模擬s端子USB圖像采集卡高速相機線陣相機串口轉(zhuǎn)USB8M變頻器攝像機2光電檢測器接網(wǎng)絡傳送皮帶9C）綜合信息的處理單元綜合信息的處理單元在本系統(tǒng)中是一個開放的平臺，本平臺中已經(jīng)提供了

一些標準的、經(jīng)典的圖像處理算法源代碼和演示的例子，包含了部分檢測輸入設備的數(shù)據(jù)傳入接口，同時，可將新的數(shù)據(jù)、圖像處理資源也加入本單元，這樣后期學生在實驗過程中便有了更多可以借鑒參考的內(nèi)容；信息處理單元，由于處理模式的不同，本平臺提供了與DSP和ARM系統(tǒng)的接口單元，系統(tǒng)容許從平臺獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至現(xiàn)有的DSP開發(fā)實驗平臺和ARM實驗平臺上進行數(shù)據(jù)的中后期處理，這樣，不僅僅面對計算機模式的圖像處理過程，同時將現(xiàn)在較為超前的ARM處理技術以及DSP處理技術也融入到了整個系統(tǒng)，完成卓越的數(shù)據(jù)中期處理過程；教師端1S端子攝高速相機線陣相機報警輸出模擬器§教師端1S端子攝高速相機線陣相機報警輸出模擬器§串口轉(zhuǎn)USBUSB編碼盤亍6光電檢測器傳送皮帶變頻器USB編碼盤亍6光電檢測器傳送皮帶變頻器：11；；3接網(wǎng)絡LED燈接網(wǎng)絡LED燈日光燈護眼燈d）輸出展示單元圖像處理在工業(yè)現(xiàn)場中應用很廣泛，無論在印刷或者是紡織，所有的檢測都需要有輸出，工業(yè)中常規(guī)的輸出往往是一個聲光警報或者是一個開關信號，本輸出單元便給學生提供一個可以進行聲光報警的輸出展示單元，當檢測到指定的信號便可以方便進行報警等展示，完全真實模擬圖像處理的應用現(xiàn)場；例如，模擬印染行業(yè)印染質(zhì)量檢測時，當檢測到印染出的花紋缺色時立刻進行聲光警報或者直接控制印染機停機，這種實驗與工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境是完全吻合的，而其中學生需要考慮的僅僅是圖像處理的基本算法；

e）綜合管理平臺數(shù)據(jù)庫與資源服務器主要提供實驗相關資源的存儲，屏幕管理與分發(fā)等教學功能，實驗、教學服務器提供對實驗教學以及實驗操作的支持功能：實驗教學功能由門戶與實驗教學課程系統(tǒng)構(gòu)成，可以實現(xiàn)基本的認證與授權(quán)，教師對課程相關信息發(fā)布，課件資源的上傳，在線考試，作業(yè)批改，學生與教師之間的交流互動以及學生間的協(xié)作，是開展圖像處理實驗教學的在線學習平臺。實驗操作功能是實現(xiàn)對實驗設備進行訪問與操作的系統(tǒng)平臺，通過實驗平臺可以實現(xiàn)實驗環(huán)境的加載、配置，實驗設備與各類實驗基礎資源的訪問，實驗的開發(fā)、實驗以及實驗結(jié)果的獲取等功能，是開展圖像處理實驗教學的操作平臺。e）綜合管理平臺三、預期效益分析建設項目順利完成后，將初步滿足我院電子信息科學與技術專業(yè)學生系統(tǒng)設計及實踐課程的硬件要求為提高本專業(yè)學生的實踐創(chuàng)新能力提供可靠保障，同時也將為本專業(yè)教師從事科研提供良好的條件。1、初步建立起我院電子信息科學與技術專業(yè)課程及實驗培養(yǎng)框架電子信息科學與技術專業(yè)實驗室建設將初步滿足我院電子信息科學與技術專業(yè)學生系統(tǒng)設計及實踐課程的硬件要求，使本專業(yè)能夠順利完成本科生的教學上課和實驗任務，使我院電子信息科學與技術專業(yè)的教學和實踐步入正軌，初步建立起我院電子信息科學與技術專業(yè)課程及實驗培養(yǎng)框架。2、提高本專業(yè)學生的實踐創(chuàng)新能力本實驗室的建設將給電子信息科學與技術專業(yè)學生提供基本的系統(tǒng)設計實踐及創(chuàng)新的場所和基地，給學生提供盡可能多的理論聯(lián)系實際的機會，為學生將來更好地走向社會、服務社會提供堅實的基礎和保障。3、為教師科研提供良好條件結(jié)合我院電子信息科學與技術專業(yè)教師研究專長及電子信息科學與技術專業(yè)特點，規(guī)劃以下3個方向為學科研究方向：(1)數(shù)據(jù)挖掘、融合的理論與應用；(2)圖像處理與模式識別；(3)現(xiàn)場總線與工業(yè)過程信息交換中的應用研究。本實驗室的建設將直接對以上研究提供設備和環(huán)境方面的支持。實驗平臺可提供豐富的底層程序和教學實驗程序，說明完整，程序源代碼開放，可支持基礎以及綜合性的圖像教學實驗。4?可完成的實驗信息采集教學基礎實驗圖像教學基礎實驗c?多系統(tǒng)聯(lián)動綜合(開發(fā))試驗d?綜合(開發(fā))試驗場景一：檔案館資料歸檔檔案館在進行紙質(zhì)材料入庫的時候需要保留一份電子檔案入庫，做法是將紙質(zhì)檔案進行拍照，然后入庫，一般A4幅面的紙張在照相機拍下無法做到尺寸恰當，所以，需要將照片中紙張有效區(qū)域之外的部分裁切，利用本平臺中的照相機和圖像采集模塊，學生僅僅掌握圖像的投影和剪切算法，就能實現(xiàn)本場景的模擬；場景二：印染（印刷）缺色檢測印刷過程中對于彩色的印刷來說，都是分色進行印刷的，例如先印紅色，然后印藍色等，至于中間色也是用基本色搭配混合形成的，利用本平臺中的照相機和圖像采集模塊，學生僅僅掌握圖像二值化的算法就可以完成相應的場景的模擬；場景三：高速公路測超速高速公路超速的檢測利用攝像機來實現(xiàn)其思路也是很直觀的，主要檢測該車輛在兩幅圖像中的位移就能計算出來（前提是攝像機采集速率確定），利用本平臺中的攝像機和圖像采集模塊，學生僅僅掌握圖像腐蝕算法就可以完成相應的場景的模擬；場景四：安全防衛(wèi)檢測視頻監(jiān)控現(xiàn)在在很多場景下都在使用，而目前很多視頻監(jiān)控的錄像功能是長期開啟的，如果能檢測畫面，當畫面中沒有出現(xiàn)異動就不錄像，那將會節(jié)省很多存儲成本的，目前的新監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)有這樣的應用；該應用在本平臺上的模擬僅僅使用攝像頭也能完成，學生利用連續(xù)從視頻中截取的圖像，進行合理的比對，有較大差異（閾值待定）時給出信號，這樣，學生便能很方便地在平臺上測試效果；場景五：印刷定屏檢測印刷過程中，由于印刷機上的紙張在連續(xù)高速通過，所以，紙張上所印的畫面無法看清，本場景模擬在印刷機器上高速通過的圖像的定格技術，畫面上總是定格地顯示當前通過的畫面，就能讓人直觀地查看印刷質(zhì)量；本場景模擬需要利用本平臺中的線陣攝像機（或者高速照相機）和編碼盤（光電檢測器），當有信號到達則啟動圖像采集，所以每次紙張通過的時候都是從第一行開始采集，這樣，所采集出來的圖像始終是完整的圖像，僅僅進行圖像篩選然后顯示即可。四、保障措施1、人員條件負責人：副教授，主要從事網(wǎng)絡及通信工程的研究主要參加人員：教授博士主要從事計算機網(wǎng)絡技術與應用的研究教授，主要從事智能信息處理及網(wǎng)絡應用研究副教授，主要從事分布式數(shù)據(jù)庫的研究副教授，主要從事系統(tǒng)工程研究高級工程師，主要從事控制系統(tǒng)的研究副教授，主要從數(shù)據(jù)采集集圖像處理研究副教授，主要從數(shù)據(jù)采集集圖像處理研究副教授，主要從事計算機接口及應用研究工程師，主要從事計算機機房管理工作的研究

項目名稱序號儀器名稱型號規(guī)格數(shù)量單價（萬元）總價（萬元）備1圖形工作站ThinkStationE31(2555A29)2CPU類型：Intel至強E3-1200CPU主頻:3.2GHzCPU型號：XeonE3-1225v2最大CPU數(shù)量：1顆主板芯片組：1ntelC216內(nèi)存類型：DDR3內(nèi)存大?。?GB最大內(nèi)存容量：32GB硬盤容量：500GB網(wǎng)卡描述：Intel82579千兆網(wǎng)卡

電源描述：240W,100-127/200-240V機箱類型：塔式機箱2線陣相機北京威視MMC1024-DLMC-35,1K分辨率,35K行/S，千兆接口“口，27英2

3高速照相機臺灣顯泰SunTimeT920D放大倍率：20X-133X（連續(xù)變倍）放大倍數(shù):10X-65X視場范圍：最大36MM——最小3.5MM工作高度：100MM-190MM相機像素硬件200萬像素感光器型號：1/2.5"CMOS彩色掃描方式：逐行掃描支持最大分辨率：60幀@1920X108024攝像機HDR-CX510E2

液晶屏尺寸：3英寸最大像素：543萬有效像素：約223萬（16:9）,167萬（4:3）光學變焦：30倍防抖性能：平穩(wěn)光學防（增強模式）存儲容量：64GB傳感器類型ExmorRCMOS存儲介質(zhì)：SD/SDHC卡/MS記憶棒錄制格式：圖片：JPEG視頻：AVCHD,MPEG-...產(chǎn)品重量：315g（僅機身），約370g（包含標…傳感器尺寸：（1/3.91）英寸-可編輯修改---可編輯修改-5視頻采集卡HD200-HDMI2視頻輸入格式：480i、480p、576i、576p、720p、1080i圖像分辨率:1920x1080產(chǎn)品特性：視頻輸入接口:HDMI、色差、AV、SV等輸入接口6傳感器接口卡PNC_SPMMCOM*427A—PNC-ARMUSB-COMM*128連接PNC_DSPUSB-COMM*129傳送皮帶（含電機）定制600MM*250MM2101024光電編碼盤瑞普ZSF62052類型：光電編碼器

讀出方式：接觸式工作原理：增量式11光電檢測器歐姆龍E6C2212LED光源北京華視213日光燈光源Philip40W214護眼燈光源25W215變頻器春日500W216教師實驗桌160*60定制217實驗控制矩陣操作臺PN_all_IN_One218聲光報警輸出控制器定制219設備安裝架鋁合金定制2B1節(jié)點處理機聯(lián)想啟天M4350（i53470/4GB/500GB/1GB獨顯）顯示器尺寸：19英寸CPU型號：Intel酷睿i53470CPU頻率：3.2GHz內(nèi)存容量：20

4GBDDR31333MHz硬盤容量：500GB7200轉(zhuǎn)顯卡芯片：AMDRadeonHD6450光驅(qū)類型：DVD刻錄機操作系統(tǒng)：DOS產(chǎn)品類型：商用臺式機顯卡類型：獨立顯卡B2照相機工業(yè)CCDSONYXC-ES301/3CCD20B3攝像頭C270，高清720p,USB20B4視頻采集卡天創(chuàng)恒達HD200-HDMI采集卡20視頻輸入格式：480i、480p、576i、576p、720p、1080i圖像分辨率:1920x1080產(chǎn)品特性：視頻輸入接

口:HDMI、色差、AV、SV等輸入接口B5傳送皮帶定制40*90含點電機和安裝座20B6光電檢測器歐姆龍E6C2,接觸式光電編碼20B8多通道數(shù)據(jù)采集卡PNC-DATA,8路數(shù)據(jù)采集20B9ARM試驗箱連接卡PNC-ARMUSB-COMM*120B10DSP試驗箱連接卡PNC_DSPUSB-COMM*120B11LED光源北京華視20B12日光燈光源Philip40W20B13護眼燈光源25W20B14直流調(diào)速電機（含調(diào)速控制器）定制20B15學生實驗桌定制120*50CM20B16聲光報警輸出控制器定制20B17實驗控制矩陣操作臺PN_all_IN_One20

B17設備安裝架鋁合金定制20C1數(shù)據(jù)資源服務器IBMSystemx3850X5(7143i20)產(chǎn)品類別：機架式CPU型號：XeonE7-48202GHz標配CPU數(shù)量：2顆內(nèi)存容量：16GBDDR3標配硬盤容量：標配不提供內(nèi)部硬盤架數(shù)：最大支持8塊串行連網(wǎng)絡控制器：雙千兆網(wǎng)卡電源類型：熱插拔電源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：4U散熱系統(tǒng)：熱插拔風扇RAID模式:RAID0，,5擴展槽：7x半長PCI-E1C2網(wǎng)絡機柜圖騰42U標準機柜1C348口網(wǎng)絡交換機H3CS5048E產(chǎn)品類型：智能交換機應用層級：二層傳輸速率：2

10/100/1000Mbps端口數(shù)量：48個背板帶寬：96GbpsVLAN:最多支持512個符合IEE網(wǎng)絡管理：支持Web網(wǎng)管支持通包轉(zhuǎn)發(fā)率：71.42MppsD1輔助材料（纜線、耗材等）施工安裝施工線纜耗材1D2系統(tǒng)安裝調(diào)試費用設備安裝調(diào)試費用1合計

四、主要設備論證（設備功能、選型理由、運行條件、配套性等）序號品名配置說明教師平臺1圖形工作站Intel至強E3-1200\3.2GHz\XeonE3-1225v2\lntelC216\DDR3\4GB\500GB\Intel82579千兆\40W\塔式2線陣相機北京威視2048點線陣相機，USB,帶工業(yè)鏡頭3高速照相機高品質(zhì)CMOS1280x1024傳感器速度高達2,000幀/秒的全分辨率錄制最高錄制速度為150,000幀/秒單色或多色選擇；用戶可選的速度為1微秒的總體快門4GB/8GB/16GB可升級內(nèi)存千兆位以太網(wǎng)連接；可選觸發(fā)器類型0.5VTTL/普通/BROC/ROC/活動視頻;F型鏡頭安裝支架4攝像機高清攝像機、無線攝像機、液晶屏尺寸3英寸、最大像素：543萬、有效像素：約223萬（16:9）,167萬（4:3）光學變焦：30倍、防抖性能：平穩(wěn)光學防（增