CN103442174B - 一种实现大幅面在线检测的多cis拼接智能相机及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机及方法，包括图像采集模块、图像处理模块和外部接口模块，所述图像采集模块有N组CIS采集模块构成，N≥2，所述CIS采集模块由CIS传感器、AD、以及光源组成，所述图像处理模块包括FPGA、双核DSP以及Flash模块，所述FPGA上还连接有两块DDR3存储器。与现有大幅面图像采集处理技术相比较，本发明直接将图像的采集和处理集成到一个相机内部，利用FPGA并行性特点，实现了在采集图像的同时进行处理，大大提高了整个系统的实时性，达到了在线大幅面图像检测的实时性要求，且结构相对简单体积较小便于在复杂的工业现场安装和使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种图象采集处理技术，尤其涉及一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机及方法。
背景技术
在工业生产中常常会遇到1米以上的大幅面图像处理和检测需求，如织布检测，PCB表观检测，瓷砖检测等图像检测。传统的解决方式是利用大幅面CIS线阵相机采集图像，之后再通过后端的PC以纯软件的方式对大幅面图像进行处理。这种PC+大幅面CIS线阵相机的解决方案，要求在采集图像的同时不停的将图像数据通过camerlink、USB等接口传送给PC进行处理。这种处理方式需要耗费大量的数据传输时间，同时PC对于图像的处理也无法做到真正并行实时性较差。对于要求在高速检测中一旦发现被测物体发生变化或者异常就立刻报错或停止运行的在线检测系统来说，传统的大幅面检测系统无法满足实时性要求。另外传统的PC+大幅面CIS线阵相机的系统成本较高，体积大工业现场安装极为不便。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，且结合FPGA并行处理特性、多缓存结构、以及DSP高速数据处理特性，实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机，包括图像采集模块、图像处理模块和外部接口模块，所述图像采集模块有N组CIS采集模块构成，N≥2，所述CIS采集模块由CIS传感器、AD、以及光源组成，且相互之间电连接，所述图像处理模块包括FPGA、双核DSP以及Flash模块，所述FPGA、Flash模块分别与双核DSP双向连通，所述FPGA上还连接有两块DDR3存储器DDR3-1、DDR3-2。
作为优选，所述图像采集模块信号端与FPGA信号端双向连通，所述外部接口模块与双核DSP信号端双向连通。
作为优选，所述外部接口模块为通用IO-RS232和以太网。
作为优选，一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接方法，所述FPGA采集N根CIS得到的图像数据，并在FPGA上拼接N根CIS的图像得到完整的大幅面的图像数据，首先将拼接得到M行图像数据，所述M值取全副图像行数的1/100行，暂存在DDR3-1中，再对暂存的M行数据在FPGA中进行图像增强、分割图像预处理算法得到该M行图像数据中的ROI图像区域，并将该ROI图像保存在DDR3-2中，随后继续采集M行数据并将从该数据得到ROI图像数据保存到DDR3-2中并与之前得到的ROI图像数据进行拼接，直到得到一个连通区域为止。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明结合FPGA并行处理特性、多缓存结构、以及DSP高速数据处理特性，剔除了传统大幅面工业检测系统中后端的PC处理部分，直接将图像的采集和处理集成到一个相机内部，利用FPGA并行性特点，实现了在采集图像的同时进行处理，大大提高了整个系统的实时性，达到了在线大幅面图像检测的实时性要求。系统成本大大降低，且结构相对简单体积较小便于在复杂的工业现场安装和使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1、图2，一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机，包括图像采集模块、图像处理模块和外部接口模块，所述图像采集模块有N组CIS采集模块构成，N≥2，通常CIS的扫描宽度在108mm-311mm左右，所以要扫描1m以上的大幅面图像需要利用多个根CIS进行图像拼接，所述CIS采集模块由CIS传感器、AD、以及光源组成，且相互之间电连接，所述图像处理模块包括FPGA、双核DSP以及Flash模块，所述FPGA、Flash模块分别与双核DSP双向连通，所述FPGA负责N组CIS的图像拼接和图像预处理，所述FPGA上还连接有两块DDR3存储器DDR3-1、DDR3-2，所述双核的DSP处理器负责复杂的图像处理算法、以太网等接口的通信和整个系统的调度和协调，所述图像采集模块信号端与FPGA信号端双向连通，所述外部接口模块与双核DSP信号端双向连通，所述外部接口模块为通用IO-RS232和以太网。
一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接方法如下：
①FPGA采集N根CIS得到的图像数据。②并在FPGA上拼接N根CIS的图像得到完整的大幅面的图像数据，首先将拼接得到M行图像数据（取全副图像行数的1/100行）暂存在DDR3-1中。③再对暂存的M行数据在FPGA中进行图像增强，分割等图像预处理算法得到该M行图像数据中的ROI（Region Of Interest）图像区域。④并将该ROI图像保存在DDR3-2中。⑤随后继续采集M行数据并将从该数据得到ROI图像数据保存到DDR3-2中并与之前得到的ROI图像数据进行拼接，直到得到一个连通区域为止。⑥将得到一个连通区域图像数据发送给后端的双核DSP对其数据进行处理，并将处理结果通过千兆以太网等结果发送给其他系统或者保存到flash中。从而完成整个大幅面图像数据的检测过程。这样就可以实现在采集M行图像的同时进行处理，及时的发现采集过程中遇到的待测物体的异常和变化，实现在线处理。
由于原始图像经过提取后得到ROI比原始图像要小得多，完全可以保存到嵌入式系统中进行处理，在DDR3-1中暂存的图像数据通过预处理算法被提取过ROI区域后就可以被之后新采集的图像覆盖，所需内存空间只有M x2行数据的大小（DDR3-1中设置两块缓冲区，交替的使用：利用乒乓操作的方式管理内存）。并且ROI图像的提取是在FPGA上完成的，利用流水线操作的并行处理方式可以保证整个系统的实时性和并行性，从而能够达到在线检测的实时性要求。
本发明提出了一种结合FPGA并行处理特性，多缓存结构以及DSP高速数据处理特性的多处理器构架大幅面智能工业线阵相机的解决方案。剔除传统大幅面工业检测系统中后端的PC处理部分，直接将图像的采集和处理集成到一个相机内部，利用FPGA并行性特点，实现了在采集图像的同时进行处理，大大提高了整个系统的实时性，达到了在线大幅面图像检测的实时性要求。本专发明无需PC的工业线阵智能相机使整个大幅面检测系统成本大大降低，且结构相对简单体积较小便于在复杂的工业现场安装和使用。
以上对本发明所提供的一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机及方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机，包括图像采集模块、图像处理模块和外部接口模块，其特征在于：所述图像采集模块由N组CIS采集模块构成，N≥2，所述CIS采集模块由CIS传感器、AD、以及光源组成，且相互之间电连接，所述图像处理模块包括FPGA、双核DSP以及Flash模块，所述FPGA、Flash模块分别与双核DSP双向连通，所述FPGA上还连接有两块DDR3存储器DDR3-1、DDR3-2，
所述FPGA被配置成：采集N根CIS采集模块得到的图像数据，并在拼接N根CIS采集模块的图像数据后得到完整的大幅面的图像数据，首先将拼接得到M行图像数据暂存在DDR3-1中，所述M值取全副图像行数的1/100行，再对暂存的M行图像数据在FPGA中进行图像增强、分割图像预处理算法得到该M行图像数据中的ROI图像区域，并将该ROI图像保存在DDR3-2中，随后继续采集M行图像数据并将从该数据得到的ROI图像数据保存到DDR3-2中并与之前得到的ROI图像数据进行拼接，直到得到一个连通区域为止。
2.根据权利要求1所述一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机，其特征在于：所述图像采集模块信号端与FPGA信号端双向连通，所述外部接口模块与双核DSP信号端双向连通。
3.根据权利要求2所述一种实现大幅面在线检测的多CIS拼接智能相机，其特征在于：所述外部接口模块为通用IO-RS232和以太网接口。
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