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盛应用技术 基于 CMOS图像匹配的非接触测量系统 张宏伟 (广东技术师范学院天河学院电气工程系) 摘要：采用CMOS图像匹配传感器实现对圆形工件几何尺寸(同心度)的非接触测量。选用OV7670、FPGA、 TFT和触摸屏组建系统。选用三点定圆法和数像素点法的测量原理，编程实现数字图像处理算法和圆匹配。对实 物进行匹配测量并分析误差，通过增加迭代次数减少误差，增加图像的细化程度来提高测量精度。 关键词：CMOS；图像匹配；数字图像处理；FPGA O 引言 等，在其上附加触摸屏，作为人机交换平台；SDRAM 在仿真时使用，仿真结束后，把程序烧写至 FLASH 检测技术是现代制造工艺的基础之一，对各种器 中，可让整个系统在离开仿真环境时独立运行。 件物理量的准确测量直接影响与其相关的产品质量。 传统的接触式测量工具需人工参与测量过程，不仅劳 触摸屏IH 动强度大，而且测量重复性不理想。此外，手工测量 时需对物件进行直接触碰，可能会对物件造成不同程 OVV77670l1H．H FPGA 度的损坏，且其测量速度无法满足 目前自动化生产的 CLOCK I-~ 需求 (如对工件的快速筛选)。 运用光电器件 (如CCD、CMOS)结合现代数字 图 1 硬件组成结构图 图像处理技术[1]实现非接触式测量，即在不接触被测 1．2 软件总体方案 工件的前提下对其进行精准测量。 软件总体方案如图2所示，包括硬件的驱动、算 本系统选用 CMOS图像匹配传感器采集图像数 据[2】，以FPGA作为图像的数据处理中心，不需要额 法的实现等。 外的存储器件存储未处理的数据，将大幅提高数据的 外部晶振为系统提供基准时钟频率，FPGA通过 处理速度，满足现场检测实时性的要求。以液晶屏作 自带的锁相环 (phaselockedloop，PLL)进行分频或 为图像输出设备，直观地展示图像处理的结果。 倍频，为系统提供适当的时钟频率，使硬件有正常工 1 系统设计 作的基础。OV7670驱动配置图像传感器，使其按要 求源源不断地产生图像数据，采用IIC时序实现。图 1．1 硬件系统 像传感器产生图像数据后，进行采样。为了与 TFr 系统利用 CMOS图像传感器采集图像数据[3】，图 中设置 的图像显示格式相匹配，将格式设置为 像数据经过实时处理后，用以确定圆的位置及半径。 RGB565格式，输出大小为 240x320。系统随即开始 硬件组成结构如图1所示：OV7670是一款CMOS图 数字图像处理，进行去噪及边缘检测4【]。通过观察图 像传感器，外围电路简单，可直接使用，由它采集图 像的特点，结合一定的方法，可以把图像中圆上的点 像数据输出至FPGA；FPGA为数据处理及控制中心， 掌控系统的所有器件和数据流向；TFT是系统的显示