基于嵌入式系统的蒙古文扫描翻译笔相关技术研究

发布时间：2020-11-13 09:18

　　 基于嵌入式系统的蒙古文扫描翻译笔是以扫描识别为主要文字输入方法的电子词典。本文从硬件设计、蒙古文扫描识别技术研发和蒙古文电子词典技术开发等三个方面进行了相关研究。在本项研究中,首先从需求分析、总体设计、硬件实现等方面详细阐述了嵌入式蒙古文扫描翻译笔的硬件平台的搭建过程。嵌入式蒙古文扫描翻译笔的硬件平台集成了摄像头、显示屏、音频模块、键盘模块和电源模块,是一款具有快捷轻便特性和较强计算能力的嵌入式硬件系统。在此硬件平台上,研究蒙古文扫描翻译笔中的数字图像处理过程和原理并实现了视频拼接和文本切割算法。此外比较分析了几种不同结构的AlexNet的训练效果后,用改进型AlexNet模型实现了蒙古文扫描识别系统。最后,在以《蒙古文辞典》、《蒙汉词典》等词典为基础构建的蒙古文电子词典数据库基础上,用B+树索引设计实现了蒙古文电子词典检索系统。通过本项研究,实现了具备扫描识别、蒙古语释义、汉语翻译、单词发音于一体的蒙古文电子扫描翻译笔,还为嵌入式平台上蒙古语语音识别、语音翻译、语音合成等研究提供了硬件基础。
【学位单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：H212
【部分图文】：

11树莓派ZEROW采用主频为1GHz的ARM11为核心的BCM2835处理器，配备512MB内存、802.11b/g/nWiFi无线网卡、CSI摄像头接口和40PINGPIO接口①。本实验平台使用的版本号为RaspberryPiZeroWRev1.1。（1）电源模块：包括电源管理系统和电池，是系统的电能来源。电源需符合便携式移动设备的特点，既要轻便也要保障足够的续航能力。本方案中用IP5306做电源管理芯片，本芯片不仅有多重电池保护、高电流充放电功能，待机功耗低等特性。（2）摄像头模块：用来获取用户的文本文档的图片序列采集设备。因蒙古文文本书写长短变化大，要求成像焦距要短，角度要广。本方案采用了官方树莓派ZEROW的CSI摄像头。为了成像距离要求采用了1.8mm焦距的广角镜头组。（3）e-Paper显示屏模块：屏幕是嵌入式系统重要的输出设备，一般由驱动板和屏幕组成。屏幕的尺寸也基本决定了设备的大小，因此选择屏幕参数极为重要。作为一个蒙古文电子词典，其词条要突出显示，释义要清晰。本方案采用对人眼更为友好的2.9寸电子墨水屏（e-Paper），其分辨率为296128，能显示红白黑三色。（4）音频模块：为系统提供音频输入输出，包括解码器编码器、扬声器和3.5mm音频接口。在本方案中，由于树莓派ZEROW并没有音频接口，所以采用了USB音频解码转换方案。①https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-zero-w/图2-2树莓派ZEROWFigure2-2RaspberryPiZEROW

11树莓派ZEROW采用主频为1GHz的ARM11为核心的BCM2835处理器，配备512MB内存、802.11b/g/nWiFi无线网卡、CSI摄像头接口和40PINGPIO接口①。本实验平台使用的版本号为RaspberryPiZeroWRev1.1。（1）电源模块：包括电源管理系统和电池，是系统的电能来源。电源需符合便携式移动设备的特点，既要轻便也要保障足够的续航能力。本方案中用IP5306做电源管理芯片，本芯片不仅有多重电池保护、高电流充放电功能，待机功耗低等特性。（2）摄像头模块：用来获取用户的文本文档的图片序列采集设备。因蒙古文文本书写长短变化大，要求成像焦距要短，角度要广。本方案采用了官方树莓派ZEROW的CSI摄像头。为了成像距离要求采用了1.8mm焦距的广角镜头组。（3）e-Paper显示屏模块：屏幕是嵌入式系统重要的输出设备，一般由驱动板和屏幕组成。屏幕的尺寸也基本决定了设备的大小，因此选择屏幕参数极为重要。作为一个蒙古文电子词典，其词条要突出显示，释义要清晰。本方案采用对人眼更为友好的2.9寸电子墨水屏（e-Paper），其分辨率为296128，能显示红白黑三色。（4）音频模块：为系统提供音频输入输出，包括解码器编码器、扬声器和3.5mm音频接口。在本方案中，由于树莓派ZEROW并没有音频接口，所以采用了USB音频解码转换方案。①https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-zero-w/图2-2树莓派ZEROWFigure2-2RaspberryPiZEROW

12（5）键盘模块：用来控制潜入系统的输入设备，是人机交互的重要接口。本方案中有电源开关按键、重置按键和识别按键等三个系统按键，和操作屏幕的方向键、确认键和返回键。（6）存储器：是嵌入系统的硬盘，用来存储操作系统、驱动和应用数据。本方案中采用32GB高速microSD存储卡为系统存储器。2.1.4软件系统设计软件系统也是本系统的重要组成部分，承载着硬件控制、资源调度和识别计算的功能。蒙古文扫描翻译笔软件系统由嵌入式操作系统和应用软件组成。操作系统是一种特殊的系统软件，它管理着整个系统的硬件和软件。操作系统不仅向应用软件提供了统一的接口，还通过特定的算法统筹安排整个计算机系统的软硬件资源，让计算机的资源利用率更高。本设计中采用了基于GNU规范的Debian操作系统。操作系统一般由内核和驱动程序两部分组成。其中内核是操作系统的核心，也是整个软件系统的核心。内核从抽象的层面提供了最基本的功能，通常代码短小精练。驱动程序是计算机系统必不可少的一类系统软件，系统和驱动程序打交道，而不会直接访问硬件，硬件的具体操作都是通过驱动程序来完成的，是软件的接口。本设计中的摄像头、屏幕、声卡等都是通过相应的驱动程序来驱动的。应用程序是为了完成用户特定任务的计算机程序，在操作系统基础上运行，一般通过shell或图形界面与用户交互。应用程序在独立的进程中运行，拥有独立的地址和空间。本图2-3软件系统结构Figure2-3StructureofSoftwareSystem
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本文编号：2882031