基于计算机视觉图像检测方案设计.doc

基于计算机视觉的图像检测方案设计 摘要:本文本提出一种基于D SP的线阵CCD测量方案，通过线阵CCD以及D SP和C PLD组成的双核系统对物体进行轮廓的采集、测量和数 据的处理传输，并且完成和PC机的通信，以达到对数据的再次深入的处理和分析。 基于计算机视觉的图像检测技术是一种非接触式测量技术，它 通过摄取被测日标的图像，利用数字图像处理技术进行分析，从而 得到被测物体的尺寸。在不规则外形儿何尺寸测量技术中，通过选 取高精度的摄像系统，采用先进的数字图像处理方法，可以对被测 日标进行高精度的测量。本文通过线阵CCD以及D SP和CPLD组成 的双核系统对物体进行轮廓的采集、测量和数据的处理传输，并且 完成和PC机的通信，以达到对数据的再次深入的处理和分析。 1、使用线阵CCD测量不规则外形物体尺寸的意义 通过调查研究，我们可以发现:在传统测量的基准上进行一定 的测量方法改进或应用专用的测量仪都不能解决测量效率低、高成 本的问题，也不能实现测量的自动化;而采用从国外引进的先进测 量设备再通过辅助计算机软件，也不利于降低成本，而且也形成技 术上的依赖。采用而阵CCD测量及图像处理技术相对在成本和技 术上都需要比较高的投入。因此，也不是最佳解决措施。 本文提出一种基于D SP的线阵CCD测量方案，该方案以T匕毖司 的D SP微处理器为核心，使用专门的}E软件平台CCS，对其进行算 法和驱动的开发，如:数据处理分析的边沿算法、高分辨率线阵CCD 传感器的驱动开发、A /D模块转换的编写等，进一步完善数据处理 分析的速度和图像检测的准确度，开发高精度工作台的驱动控制模 块，编写D SP的高精度工作台驱动程序，从而使整个仪器协调、高速 的完成数据采集和处理分析，提高测量的精确度。 2、方案与选择 对于不规则外形物体的检测和测量在对被测物体图像的数据 采样以及处理有3中思路: (1)使用摄像头直接获取被测物体的整帧图像信息，利用高速 处理器处理整帧图像数据以获得被测物体的边沿信息; 份)使用线阵CCD以转轴为中心逐单位角度转动，线阵CCD每 转动一个角度即进行一次数据采集(以下简称旋转极坐标式)，并利 用处理器逐角度处理CCD输出信号得到在该角度时被测物体的边 沿极坐标，最终整合而成所测物体整幅图像的边沿坐标信息。 侣)使用线阵CCD前后平移逐行对数据进行采集(以下简称平 移直角坐标式)，并逐行处理CCD输出信号得到该行被测物体的边 沿直角坐标，最终整合而成所测物体的边沿直角坐标信息。 本方案的核心是图形数据的采集和处理，指标要求高准确性， 如果使用摄像头直接获取被测物体的图像信息，得到的即为被测物 体的整帧图像的数字信号，可以直接在M CU内进行数据处理，轮廓 提取等操作。但因为整帧图像信息量非常人，对M CU的存储容量以 及运算能力有很人的要求，必须使用6000系列的D SP才能满足需 求。同时现在ili场上的摄像头像素普遍达不到课题所需的精度要 求，如选用高精度的摄像头，虽然其在分辨率方而能够满足课题所 需的精度要求，且有效的免去了前端CCD的驱动电路和程序，更简 化了CCD输出信号的AD转换，但其价格相对较为昂贵，人人增加了 模块的成本。使用该数据采集发的测量系统框图如图1所示: 由于平移直接坐标式的信号采集法，在将步进电机的步进角转 换为CCD以直线方式的前进步进距离时，其机械机构十分的复杂， 且平移时机械振荡十分难以克服，容易增人数据采集的噪音干扰， 因此采用平以直角坐标式难以实现。 根据测量仪的基本工作原理，如果能够得到被测物体表而的_ 维数据，再通过有效算法进行数据处理，便可得到被测物体的外形。 在本研究课题中，将被测物体放在平行光场中，并调整被测物体的 姿态产生准确的投影，利用线阵CCD对被测物体的投影进行扫描 并将投影信号做相关处理后送入D SP中处理，并将处理结果通过串 口传输到PC机中予以显示。 测量系统如图3所示，通过CCD检测被测物体的外形信息，然 后把载有形状信息的CCD输出电信号接到V SP2560上，信号经过相 关双采样以及A /D转换后输入到TM S320F2812中保存起来， TM S320F2812对数据进行处理后通过485串口发送给PC机，在PC 上显示出物体的轮廓。 在该系统中，因为TM S320F2812的资源有限，采用CPLD为线 阵CCD和V SP2560提供驱动脉冲，保证线阵CCD正常工作以及线阵 CCD的输出信号与V SP2560的数据采集同步。D SP系统负责步进电 机的控制，光电编码器的数据采集,V SP输出数据的采集，软件算法 的实现以及串口发送数据。PC机使用M ATLAB