專利名稱：一種圖像采集抖動消除裝置及其方法
一種圖像采集抖動消除裝置及其方法技術領域
本發(fā)明屬于圖像信號去抖動處理技術領域，特別地涉及一種圖像采集抖動消除裝置及其方法。
背景技術：
目前，檢測系統(tǒng)對采集圖像有嚴格要求，由于檢測平臺在停機或者剛剛開啟的狀態(tài)下，張力往往控制不穩(wěn)定，故在機臺抖動的情況下，常常會出現(xiàn)采集的圖像錯亂，不正常的現(xiàn)象。另外，在剛剛開啟的狀態(tài)下，檢測系統(tǒng)不能正常工作，常常放棄采集圖像，對這段產品的質量不能進行把關。
使用圖像拍攝設備拍攝照片時，按下快門按鈕可能導致相機抖動。而且，在圖像拍攝設備的制造過程中，把光學裝置和圖像拍攝裝置安裝在彼此相對移位的位置上可能會導致光學裝置的偏心。這樣的相機抖動和光學裝置的偏心致使圖像形成位置的位移，導致拍攝所形成圖像的位移。出現(xiàn)上述情況的主要原因在于在停機的狀態(tài)下產生了抖動脈沖，造成采集卡錯誤采集圖像，出現(xiàn)彩條或者其他不正常圖像。
為了防止由于抖動引起圖像失真，現(xiàn)有技術采用移動攝像機的成像鏡頭，使其對手持攝像的移動不穩(wěn)定進行補償，其要求保留一個余量較大的面積以擴大像素面，而且還要求一個與攝像機運動量相應的適當的運動區(qū)域，這種技術方案的缺點是每一個鏡頭都需要有相應的運動校正裝置。
另外，現(xiàn)有技術也出現(xiàn)了圖像防止抖動的系統(tǒng)，其一般包括兩大類光學防抖和電子防抖，光學防抖是通過鏡頭內置的儀器感應相機的抖動，通過調整鏡頭內透鏡的位置而達到防抖效果，電子防抖是通過電子手段來對圖像進行處理，以減輕抖動對成像的影響。
日本專利申請No. 2002-247444公開了一種圖像處理器和記錄圖像處理程序的記錄介質，所述的圖像處理器用于校正圖像拍攝裝置所拍攝圖像的相機抖動，結構包括連續(xù)圖像拍攝單元，其以指定時間間隔連續(xù)拍攝對象并獲得多個圖像；相機抖動檢測單元，其根據連續(xù)圖像拍攝的定時來檢測關于圖像拍攝裝置的相機抖動的相機抖動信息；以及相機抖動校正單元，其基于與相機抖動檢測單元檢測的每一幅圖像對應的相機抖動信息和連續(xù)圖像拍攝單元拍攝的多幅圖像來校正所述的多幅圖像之一的相機抖動。其顯著的缺點是技術方案的實現(xiàn)比較復雜，成本較高。發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種圖像采集抖動消除裝置及其方法，其可以解決停機采集圖像錯亂的缺點和問題，使檢測平臺在停機和剛剛開啟的狀態(tài)下，可以正常采集圖像，做到不漏檢，另外，簡單可行，成本較低。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種圖像采集抖動消除裝置， 其特征在于，包括位移檢測傳感單元，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元，用于接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集;所述的位移檢測傳感單元連接防抖同步單元，所述的防抖同步單元連接圖像獲取單元。
所述的位移檢測傳感單元為光電編碼器。
所述的防抖同步單元包括輸入模塊，所述的輸入模塊連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊，所述的控制模塊連接輸出模塊。
所述的圖像獲取單元包括圖像采集卡，所述的圖像采集卡與所述的輸出模塊連接。
進一步包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元連接所述的圖像獲取單元。
一種圖像采集抖動消除方法，其特征在于，包括如下步驟a.線陣相機進行逐行掃描；b.位移檢測傳感單元檢測輸出A、B、Z三相信號；c.防抖同步單元控制位移檢測傳感單元的輸出信號，當抖動狀態(tài)時不輸出信號，當正常狀態(tài)時輸出信號；d.圖像獲取單元接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集。
所述的位移檢測傳感單元為光電編碼器。
所述的防抖同步單元包括輸入模塊，所述的輸入模塊連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊，所述的控制模塊連接輸出模塊。
所述的步驟c包括根據A相信號相對于B相信號的超前或滯后，以相應地做出加計數或者減計數的操作。
所述的操作為在光電編碼器停止動作時，通過CPLD對光電編碼器的計數值Cl進行瞬時存儲，在抖動狀態(tài)下，反轉計數值為C2，正轉計數值為C3 ；當C1〈C1-C2+C3，不輸出信號；當CDC1-C2+C3時，輸出信號。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有以下有益效果第一，通過采用防抖同步單元來實現(xiàn)圖像采集的防抖，CPLD和單片機對光電編碼器的 A、B、0相計數。在機器正轉時進行正計數，輸出編碼器信號，停機后，記錄計數值，如果反轉則減計數，再正轉后到達停機記錄的計數值后，正常輸出。
第二，防抖同步卡主要包括輸入模塊，控制模塊和輸出模塊，輸入模塊米用光電編碼器輸入A、B、0相，控制模塊采用單片機和CPLD控制，單獨控制可任選其一，輸出模塊采用與圖像獲取單元的圖像采集卡接口的26針和40針對接插口，方便快捷。
第三，本發(fā)明的方法首先采用線陣相機進行逐行掃描；，然后，位移檢測傳感單元檢測輸出A、B、Z三相信號；接著，防抖同步單元控制位移檢測傳感單元的輸出信號，當抖動狀態(tài)時不輸出信號，當正常狀態(tài)時輸出信號；最后，圖像獲取單元接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集。一方面，解決了停機采集圖像錯亂的缺點和問題，使檢測平臺在停機和剛剛開啟的狀態(tài)下，可以正常采集圖像，做到不漏檢，另一方面，填補了檢測系統(tǒng)剛剛開機不能工作的空白，提高了檢測系統(tǒng)的應用范圍，同時增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明的圖像采集抖動消除裝置的結構示意圖；圖2為圖I所7]^裝置的另一種實施例結構7]^意圖；圖3為圖I所示裝置的防抖同步單元的功能模塊示意圖；圖4為圖像獲取單元的實施例結構示意圖；3/5頁圖5為本發(fā)明的圖像采集抖動消除裝置的又一種實施例結構示意圖；圖6為本發(fā)明的圖像采集抖動消除方法的流程圖；圖7為本發(fā)明的防抖同步單元的一種具體實施例的結構模塊示意圖；圖8是本發(fā)明的CPLD的一種實施例的芯片示意圖。
具體實施方式
圖I為本發(fā)明的圖像采集抖動消除裝置的結構示意圖，如圖所示，其包括位移檢測傳感單元101，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元201，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元301，用于接收防抖同步單元201輸出的信號，同時對圖像進行采集；所述的位移檢測傳感單元101連接防抖同步單元201，所述的防抖同步單元201連接圖像獲取單元 301。
圖2為圖I所示裝置的另一種實施例結構示意圖，如圖所示，其包括光電編碼器103，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元201，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元 301，用于接收防抖同步單元201輸出的信號，同時對圖像進行采集；所述的光電編碼器103 連接防抖同步單元201，所述的防抖同步單元201連接圖像獲取單元301。
圖3為圖I所示裝置的防抖同步單元的功能模塊示意圖，如圖所示，其包括輸入模塊2011，所述的輸入模塊2011連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊2013，所述的控制模塊2013連接輸出模塊2015。
圖4為圖像獲取單元的實施例結構示意圖，如圖所示，其包括圖像采集卡3011， 所述的圖像采集卡3011與所述的輸出模塊2015連接。
圖5為本發(fā)明的圖像采集抖動消除裝置的又一種實施例結構示意圖，如圖所示， 其包括光電編碼器103，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元201，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元301，用于接收防抖同步單元201輸出的信號，同時對圖像進行采集；所述的光電編碼器103連接防抖同步單元201，所述的防抖同步單元201連接圖像獲取單元 301，圖像處理單元901，所述的圖像處理單元901連接所述的圖像獲取單元301。
圖6為本發(fā)明的圖像采集抖動消除方法的流程圖，如圖所示，該方法包括如下步驟步驟S001，線陣相機進行逐行掃描；步驟S101，位移檢測傳感單元檢測輸出A、B、Z三相信號；步驟S201，防抖同步單元控制位移檢測傳感單元的輸出信號，當抖動狀態(tài)時不輸出信號，當正常狀態(tài)時輸出信號；步驟S301，圖像獲取單元接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集。
所述的位移檢測傳感單元為光電編碼器。所述的防抖同步單元包括輸入模塊，所述的輸入模塊連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊，所述的控制模塊連接輸出模塊。
所述的步驟S201包括根據A相信號相對于B相信號的超前或滯后，以相應地做出加計數或者減計數的操作。
所述的操作為在光電編碼器停止動作時，通過CPLD對光電編碼器的計數值Cl進行瞬時存儲，在抖動狀態(tài)下，反轉計數值為C2，正轉計數值為C3 ；當C1〈C1-C2+C3，不輸出信號；當CDC1-C2+C3時，輸出信號。
本發(fā)明的方法利用CPLD和單片機自身的計數器進行計數，正轉加，反轉減，通過5計數規(guī)則通過CPLD和單片機對編碼器A、B、0相的計數。在機器正轉時進行正計數，輸出編碼器信號，停機后記錄計數值，如果反轉則減計數，再正轉后到達停機記錄的計數值后， 正常輸出。
以下，結合實施方式對本發(fā)明作具體說明。
檢測平臺系統(tǒng)大多采用線陣相機，在工業(yè)視覺系統(tǒng)中，分辨率是一項重要指標。不同的工業(yè)應用環(huán)境、被測物體的大小和精度差別對工業(yè)視覺系統(tǒng)的采樣分辨率都有不同的要求，因此所選擇的數字相機必須保證獲取圖像的分辨率足以表征被測物的最小缺陷尺寸。
線陣CCD在連續(xù)掃描在線測量中的應用非常有優(yōu)勢。線掃描相機又可分為隔行掃描和逐行掃描。當目標物體處于高速運動狀態(tài)時，為避免圖像邊緣模糊的現(xiàn)象，應采用逐行掃描相機。具體的實施例中，可以采用SP-14線陣相機，支持512、1024、2048和4096像素分辨率，單位像素大小為14umX14um，CCD傳感器由柵控光電二極管成單列排列，柵極控制曝光時間。
線陣相機是通過被攝物體的移動，利用單行像素的圖像傳感器(一維)來建立二維圖像。相對于面陣圖像的獲取，線陣圖像在獲取高分辨率的圖像時成本低、動態(tài)范圍大、光敏感度高，而且允許被掃描物體有較高的移動速度。
本發(fā)明的圖像采集卡是控制相機拍照、完成圖像采集與數字化、協(xié)調整個系統(tǒng)的重要設備。其通常包括圖像信號的接收與A/D轉換模塊，用于圖像信號的放大與數字化。
相機控制輸入輸出接口，用于協(xié)調相機進行同步或實現(xiàn)異步重置拍照、定時拍照坐寸o
總線接口，用于通過計算機內部總線高速輸出數字數據，一般采用PCI接口，傳輸速率可高達130Mb / S，能勝任高精度圖像的實時傳輸，且占用較少的CPU時間。
顯示模塊，用于高質量的圖像實時顯示，以及通訊接口。
本發(fā)明例如可以采用PC-DIG，其有4個時鐘輸入信號像素時鐘PCLK，線有效信號LEN和幀有效信號FEN，以及多目標信號MULTI。PCLK是數據和控制信號的觸發(fā)時鐘，與相機的時鐘輸出信號相連。FIFO是相機時鐘與采集卡內部時鐘的同步器。
PC-DIG有2組獨立的外部觸發(fā)信號TriggerO和Triggerl，每組信號又各有3種不同的輸入模式差分、TTL和光耦合。外部觸發(fā)信號可以直接觸發(fā)圖像的獲取操作。
在線陣相機應用中，觸發(fā)輸入可直接輸入光電編碼器信號或其它時鐘信號，本發(fā)明的線陣相機通過一個MDR36F接頭接受來自圖像采集卡的控制信號.圖7為本發(fā)明的防抖同步單元的一種具體實施例的結構模塊示意圖，如圖所示，本發(fā)明的單片機控制CPLD (復雜的可編程邏輯器件)構成的控制模塊適合計算機總線控制、地址譯碼、復雜狀態(tài)機、定時，計數器、存儲控制器、DMA控制器、CACHE控制器、圖形控制器、數據壓縮編碼等I/O密集型應用。單獨控制可任選單片機和CPLD控制其一，輸出模塊采用與圖像采集卡接口的26針和40針對接插口，方便快捷。
供電采用5V/12V可切換供電，通過一個跳線即可實現(xiàn)。計算機主板電源線接口， 即插即用，另外豐富的擴展功能，CPLD和單片機之間可應用I/O進行數據傳遞，另外電源指示燈可以監(jiān)控當前的狀態(tài)，方便用戶使用判斷故障，此外可通過擴展的串口與計算機進行通訊。另外DB15的級聯(lián)功能可以滿足多塊卡同時操作和使用。
參照圖8，本發(fā)明的CPLD例如可以采用型號XC2C64A-7VQ44I。
另外，也可以采用Lattice公司生產的ispMACH，它采用先進的ISP (系統(tǒng)內編程) 技術，使器件無需拆卸即可在系統(tǒng)內重新配置邏輯功能。單片機采用89C51，利用EDA軟件對CPLD器件進行系統(tǒng)內編程。
ispMACH4000V系列擁有從32至512個宏單元的6種邏輯密度選擇，以及不同的高級封裝和I/o選擇。該系列的I/O數目范圍是從30到208。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.1、一種圖像采集抖動消除裝置，其特征在于，包括位移檢測傳感單元，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元，用于接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集；所述的位移檢測傳感單元連接防抖同步單元，所述的防抖同步單元連接圖像獲取單J Li o.2.2、如權利要求I所述的圖像采集抖動消除裝置，其特征在于所述的位移檢測傳感單元為光電編碼器。.3.3、如權利要求2所述的圖像采集抖動消除裝置，其特征在于，所述的防抖同步單元包括輸入模塊，所述的輸入模塊連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊，所述的控制模塊連接輸出模塊。.4.4、如權利要求3所述的圖像采集抖動消除裝置，其特征在于，所述的圖像獲取單元包括圖像采集卡，所述的圖像采集卡與所述的輸出模塊連接。.5.5、如權利要求4所述的圖像采集抖動消除裝置，其特征在于，進一步包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元連接所述的圖像獲取單元。.6.6、一種圖像采集抖動消除方法，其特征在于，包括如下步驟a.線陣相機進行逐行掃描；b.位移檢測傳感單元檢測輸出A、B、Z三相信號；c.防抖同步單元控制位移檢測傳感單元的輸出信號，當抖動狀態(tài)時不輸出信號，當正常狀態(tài)時輸出信號；d.圖像獲取單元接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集。.7.7、如權利要求6所述的圖像采集抖動消除方法，其特征在于所述的位移檢測傳感單元為光電編碼器。.8.8、如權利要求7所述的圖像采集抖動消除裝置，其特征在于，所述的防抖同步單元包括輸入模塊，所述的輸入模塊連接由單片機控制CPLD構成的控制模塊，所述的控制模塊連接輸出模塊。.9.9、如權利要求8所述的圖像采集抖動消除方法，其特征在于，所述的步驟c包括根據A相信號相對于B相信號的超前或滯后，以相應地做出加計數或者減計數的操作。.10.10、如權利要求9所述的圖像采集抖動消除方法，其特征在于，所述的操作為在光電編碼器停止動作時，通過CPLD對光電編碼器的計數值Cl進行瞬時存儲，在抖動狀態(tài)下，反轉計數值為C2，正轉計數值為C3 ；當C1〈C1-C2+C3，不輸出信號；當CDC1-C2+C3時，輸出信號。
全文摘要
一種圖像采集抖動消除裝置，包括位移檢測傳感單元，用于檢測，輸出信號；防抖同步單元，用于計數，以進行防抖控制；圖像獲取單元，用于接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集；所述的位移檢測傳感單元連接防抖同步單元，所述的防抖同步單元連接圖像獲取單元。其方法包括線陣相機進行逐行掃描；位移檢測傳感單元檢測輸出A、B、Z三相信號；防抖同步單元控制位移檢測傳感單元的輸出信號；圖像獲取單元接收防抖同步單元輸出的信號，同時對圖像進行采集。本發(fā)明的優(yōu)點是解決了停機采集圖像錯亂的缺點和問題，使檢測平臺在停機和剛剛開啟的狀態(tài)下，可以正常采集圖像，做到不漏檢，提高了檢測系統(tǒng)的應用范圍，同時增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號H04N5/232GK102547125SQ201210013718
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者喬英哲, 華旭東, 周佳, 楊藝, 趙嚴, 鄧宋壽 申請人:北京凌云光視數字圖像技術有限公司