一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能夠在采集時(shí)直接實(shí)現(xiàn)圖像分割的相機(jī)，具體涉及一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的線陣相機(jī)主要包括(XD傳感器、(XD驅(qū)動(dòng)電路、FPGA控制與處理模塊、CPLD模塊、前置放大和濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及SSRAM等。在造紙生產(chǎn)線上，用來(lái)獲取紙張圖像的線陣相機(jī)種類繁多，這些相機(jī)通常對(duì)所有的紙張信息進(jìn)行采集，隨著紙機(jī)速度和相機(jī)掃描頻率的不斷提高，相機(jī)輸出的圖像數(shù)據(jù)量正大幅增長(zhǎng)，給后端處理帶來(lái)壓力。另一方面，在紙病辨識(shí)時(shí)通常會(huì)先將紙病區(qū)域提取出來(lái)，減少數(shù)據(jù)處理量，然后對(duì)其紙病種類進(jìn)行辨識(shí)。所以當(dāng)前的狀況是前端相機(jī)采集時(shí)產(chǎn)生了大量的無(wú)用的紙張背景信息數(shù)據(jù)。針對(duì)造紙生產(chǎn)線上紙病檢測(cè)過(guò)程中用CCD相機(jī)產(chǎn)生的紙張圖像數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題，亟需提出一種直接實(shí)現(xiàn)紙病區(qū)域數(shù)據(jù)分離和傳輸?shù)男滦拖鄼C(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0005]該工業(yè)相機(jī)包括線陣圖像傳感器、控制與處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及窗口比較器，所述控制與處理模塊分別與線陣圖像傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及窗口比較器相連，所述線陣圖像傳感器分別與窗口比較器以及A/D轉(zhuǎn)換模塊相連。
[0006]所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的窗口比較器開(kāi)關(guān)按鈕。
[0007]所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的PC機(jī)。
[0008]所述PC機(jī)與所述控制與處理模塊采用Camlink總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]所述線陣圖像傳感器為(XD傳感器。
[0010]所述工業(yè)相機(jī)還包括(XD驅(qū)動(dòng)電路，(XD驅(qū)動(dòng)電路與所述控制與處理模塊相連。[0011 ] 所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的SSRAM。
[0012]所述控制與處理模塊采用FPGA主控芯片。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在:
[0014]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)相機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了窗口比較器，通過(guò)設(shè)定的閾值可以分離出紙張的背景區(qū)域和紙病區(qū)域，便可由控制與處理模塊有選擇地控制A/D轉(zhuǎn)換模塊的工作，只對(duì)符合采樣條件的圖像點(diǎn)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)缺陷分割，并只將紙病區(qū)域數(shù)據(jù)輸出，減少數(shù)據(jù)量的同時(shí)又不損失有效信息，加快系統(tǒng)的處理速度。
[0015]本實(shí)用新型進(jìn)一步增加了開(kāi)關(guān)按鈕以控制窗口比較器的接入與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)功能切換，接入窗口比較器，相機(jī)具有紙病區(qū)域圖像采集與分割功能，而斷開(kāi)窗口比較器的相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)功能完全相同，這樣的結(jié)構(gòu)有利于對(duì)傳統(tǒng)相機(jī)的擴(kuò)展。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖中:C⑶傳感器產(chǎn)生圖像信息，F(xiàn)PGA作為主控芯片，CPLD模塊產(chǎn)生C⑶驅(qū)動(dòng)電路時(shí)鐘，窗口比較器確定感興趣點(diǎn)，A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)圖像點(diǎn)進(jìn)行量化。Camlink總線用于FPGA和PC間的數(shù)據(jù)傳輸，SSRAM用作數(shù)據(jù)緩存；a為按鈕K產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量，b為下閾值，c為上閾值，d為窗口比較器輸出。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]在一幅包含紙病的紙張圖像中，如果相機(jī)在采集時(shí)對(duì)所有的紙張信息進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量非感興趣的紙張背景數(shù)據(jù)，造成設(shè)備利用率不高。
[0020]針對(duì)以上問(wèn)題，本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的相機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，如圖1所示，在傳統(tǒng)線陣相機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加與FPGA控制與處理模塊相連的窗口比較器(通常包括電壓比較器、穩(wěn)壓限幅電路等部分)和開(kāi)關(guān)按鈕。窗口比較器設(shè)置兩個(gè)電壓閾值，分別對(duì)應(yīng)于紙張圖像背景區(qū)域的波動(dòng)范圍，其輸出結(jié)果用于FPGA控制與處理模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊的控制，僅對(duì)超出閾值范圍的圖像點(diǎn)進(jìn)行采樣，采樣結(jié)果送入FPGA控制與處理模塊，PC機(jī)用于將每次行采樣的圖像(通過(guò)與FPGA控制與處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信獲得)合成為一張完整的紙病圖像。開(kāi)關(guān)按鈕控制相機(jī)是否接入窗口比較器。
[0021]由于CCD傳感器具有高解析度、動(dòng)態(tài)范圍廣、大面積感光、良好的線性特性曲線、低影響失真、低耗電力等優(yōu)點(diǎn)，采用CCD傳感器作為圖像獲取硬件。FPGA作為主控芯片，控制CPLD模塊產(chǎn)生CCD驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘。工作過(guò)程中，CCD傳感器進(jìn)行圖像的采集，采集的模擬量與一個(gè)窗口比較器進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入FPGA控制與處理模塊中，F(xiàn)PGA控制與處理模塊以此控制A/D轉(zhuǎn)換模塊是否對(duì)對(duì)應(yīng)圖像點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于該相機(jī)直接針對(duì)紙病區(qū)域進(jìn)行采集，利用硬件完成了對(duì)圖像的分割，縮短了后續(xù)的處理時(shí)間，提高了設(shè)備的利用率。
[0022]通過(guò)研究各種紙病圖像灰度值分布的特點(diǎn)，可以找到紙病圖像背景灰度值波動(dòng)的電壓范圍，記為下閾值b和上閾值c。閾值b和c作為窗口比較器的參考端，通過(guò)FPGA控制與處理模塊進(jìn)行設(shè)置。經(jīng)過(guò)放大和濾波后的圖像模擬量和窗口比較器進(jìn)行比較，通過(guò)窗口比較器將在b和c閾值之外的模擬量信息送入FPGA控制與處理模塊中。
[0023]FPGA控制對(duì)(XD傳感器的采樣方式為行采樣，在相機(jī)工作過(guò)程中記錄每一行中符合采樣條件的點(diǎn)的起始采樣坐標(biāo)和個(gè)數(shù)，組成一個(gè)信息粒，并將其緩存入SSRAM中。利用FPGA芯片的并行處理的優(yōu)勢(shì)，在采樣的同時(shí)控制SSRAM，通過(guò)Camlink相機(jī)傳輸標(biāo)準(zhǔn)總線將數(shù)據(jù)送到PC中。PC機(jī)通過(guò)每個(gè)采樣點(diǎn)的坐標(biāo)和采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)計(jì)算出每行紙病的起始點(diǎn)位置和結(jié)束點(diǎn)位置，然后對(duì)多個(gè)信息粒進(jìn)行拼接，恢復(fù)出所需的紙病圖像。
[0024]為了增強(qiáng)本實(shí)用新型的使用靈活性，設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)按鈕用于控制窗口比較器的接入與斷開(kāi)。接入窗口比較器后的相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有選擇的采樣，沒(méi)有接入窗口比較器的相機(jī)則和傳統(tǒng)的相機(jī)具有相同的功能，方便用戶進(jìn)行功能選擇。
[0025]在實(shí)際的造紙生產(chǎn)線上，紙病區(qū)域只占紙張圖像的很小的一部分，這決定了本實(shí)用新型的使用將大大減少相機(jī)的輸出數(shù)據(jù)量，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。為了加強(qiáng)本實(shí)用新型的魯棒性，降低噪聲對(duì)是否進(jìn)行采樣的干擾，可設(shè)計(jì)FPGA對(duì)符合采樣條件的值進(jìn)行計(jì)數(shù)，若有連續(xù)η個(gè)點(diǎn)符合采樣條件，才控制A/D轉(zhuǎn)換模塊工作，否則認(rèn)為是噪聲。
[0026]另外，本實(shí)用新型中的相機(jī)參數(shù)b、c和η都可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，能滿足用戶的不同的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:該工業(yè)相機(jī)包括線陣圖像傳感器、控制與處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及窗口比較器，所述控制與處理模塊分別與線陣圖像傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及窗口比較器相連，所述線陣圖像傳感器分別與窗口比較器以及A/D轉(zhuǎn)換模塊相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的窗口比較器開(kāi)關(guān)按鈕。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的PC機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述PC機(jī)與所述控制與處理模塊采用Camlink總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述線陣圖像傳感器為C⑶傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)還包括(XD驅(qū)動(dòng)電路，(XD驅(qū)動(dòng)電路與所述控制與處理模塊相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)還包括與所述控制與處理模塊相連的SSRAM。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，其特征在于:所述控制與處理模塊采用FPGA主控芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型在傳統(tǒng)線陣相機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種具有缺陷圖像分割功能的工業(yè)相機(jī)，可直接提取紙病區(qū)域，以減少傳輸數(shù)據(jù)量。在改進(jìn)的相機(jī)結(jié)構(gòu)中，增加了比較器單元和一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕。比較器單元通過(guò)設(shè)定閾值，對(duì)符合條件的圖像點(diǎn)進(jìn)行采樣。開(kāi)關(guān)按鈕控制比較器的接入與斷開(kāi)，便于用戶進(jìn)行功能選擇。工作過(guò)程中，CCD傳感器進(jìn)行圖像的采集，采集的模擬量與一個(gè)窗口比較器進(jìn)行比較，比較結(jié)果送入主控FPGA中，F(xiàn)PGA以此控制A/D轉(zhuǎn)換模塊是否對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于該相機(jī)直接針對(duì)紙病區(qū)域進(jìn)行采集，利用硬件完成了對(duì)圖像的分割，縮短了后續(xù)的處理時(shí)間，提高了設(shè)備的利用率。
【IPC分類】H04N5/232, H04N5/225
【公開(kāi)號(hào)】CN205142340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520804719
【發(fā)明人】周強(qiáng), 王志強(qiáng), 楊貴琳, 齊璐, 吳祎, 杜晞盟, 胡江濤, 陳穎
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日