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基于FPGA的纸病检测预处理系统研制的任务书
任务书
任务名称：基于FPGA的纸病检测预处理系统研制
任务背景
近年来，纸张成为现代社会不可或缺的工业原材料之一。然而，在纸张的制造过程中，往往会出现纸病，如破孔、划痕、白点等，这些纸病会降低纸张的质量，影响到纸张的使用效果。为此，如何在纸张制造过程中及时、准确地检测纸病，成为纸张行业的一项重要课题。
FPGA（FieldProgrammableGateArray）是一种可编程逻辑芯片，具备高速、可重构、低功耗等优良的性能。FPGA广泛应用于数字信号处理、图像处理、网络通信等领域，其中，图像处理也是FPGA应用的一个重要方向。对于纸张制造企业而言，采用FPGA技术研制纸病检测预处理系统，可以实现高效、精确的纸病检测，提高生产效率和产品质量，具有重要的实际应用价值。
任务目标
本任务的目标是研制一种基于FPGA的纸病检测预处理系统，实现对纸张表面的破孔、划痕、白点等纸病进行快速、准确的检测。具体技术需求如下：
1.图像采集模块：通过CCD或CMOS等图像传感器对纸张进行高速、高精度的图像采集；
2.图像预处理模块：对采集到的图像进行去噪、滤波、增强等预处理操作，保证后续处理的精度和稳定性；
3.纸病检测模块：基于图像处理算法，实现对纸张表面的破孔、划痕、白点等纸病进行快速、准确的检测。应考虑采用经典的图像处理算法，如边缘检测、形态学处理等，同时也可以尝试采用深度学习等新兴技术进行优化；
4.实现模块：将图像预处理模块和纸病检测模块实现在FPGA芯片中，以实现快速、低延迟的图像处理和检测；
5.用户界面模块：设计一种简洁、易用的用户界面，实现图像采集、预处理和纸病检测等功能的交互控制。
任务方案
本任务的实现需要采取以下方案：
1.系统整体方案设计：对基于FPGA的纸病检测预处理系统进行整体方案设计，明确系统模块之间的相互关系和数据流向；
2.硬件电路设计：设计合理的硬件电路，包括图像采集模块、图像预处理模块和纸病检测模块实现模块等，并进行硬件电路验证；
3.软件算法实现：采用Matlab、Python等软件平台进行算法验证和优化，并将优化后的算法集成到FPGA芯片中；
4.用户界面设计：设计符合用户习惯的界面，实现用户对图像采集、预处理和纸病检测等功能的交互控制；
5.系统测试和优化：对设计好的系统进行测试，发现和修复存在的问题，并持续对系统进行优化，达到高效、稳定、准确的检测效果。
任务成果
本任务的最终成果应包括以下方面：
1.基于FPGA的纸病检测预处理原理图和电路图；
2.满足基于FPGA的纸病检测预处理系统功能和性能要求的设计和实现方案原理图及电路图；
3.所有硬件电路的PCB板图；
4.NiosII软件开发板相关软件代码；
5.基于FPGA的纸病检测预处理系统性能测试报告及技术论文。
任务时间及预算
本任务的预计完成时间为6个月，预算为150万元。具体计划如下：
1.第1~2个月：系统整体方案设计和硬件电路设计，预计完成时间为2个月，预算为40万元；
2.第3~4个月：软件算法实现和用户界面设计，预计完成时间为2个月，预算为30万元；
3.第5~6个月：系统测试和优化，预计完成时间为2个月，预算为20万元。
总结
本任务的目标是研制一种基于FPGA的纸病检测预处理系统，能够对纸张表面的破孔、划痕、白点等纸病进行快速、准确的检测。任务实现的关键在于设计合理的硬件电路、优化的图像处理算法和易用的用户界面。完成本任务后，将对纸张行业的产品质量有重要的推动作用，同时也对FPGA技术在其他领域的应用起到示范作用。