專利名稱：基于fpga+dsp的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)紙漿纖維形態(tài)參數(shù)(長度、寬度、卷曲指數(shù)、扭結(jié)指數(shù)、細(xì)小纖維成分等)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量，可廣泛用于造紙纖維原料質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)。
背景技術(shù)：
紙漿纖維形態(tài)特征是評(píng)價(jià)造紙植物纖維原料和紙漿質(zhì)量的重要指標(biāo)，它們不僅影響到紙漿質(zhì)量，還關(guān)系到成品紙的質(zhì)量。紙漿纖維形態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確快速測(cè)量，可對(duì)制漿造紙過程中各個(gè)エ序上對(duì)質(zhì)量加以檢測(cè)控制，提高成紙的檔次，達(dá)到科學(xué)利用原料，優(yōu)化產(chǎn)品的目的。紙漿纖維形態(tài)參數(shù)的傳統(tǒng)測(cè)量方法主要是人工通過顯微鏡或光學(xué)投影儀進(jìn)行，或者 通過篩分器粗略地測(cè)量紙漿纖維長度。由于纖維形態(tài)參數(shù)是ー些統(tǒng)計(jì)參數(shù)，只有對(duì)相當(dāng)多數(shù)量的紙漿纖維進(jìn)行測(cè)量后，才能取得較準(zhǔn)確的結(jié)果，因此傳統(tǒng)的方法測(cè)量速度慢，周期長等缺點(diǎn)。一般的圖像采集處理系統(tǒng)采用PC機(jī)作為核心處理單元，由于圖像處理需要大量的時(shí)間和內(nèi)存，也有使用高性能的工作站和小型機(jī)來完成這ー工作，前者構(gòu)造系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性不好，后者構(gòu)造的系統(tǒng)造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜、體積龐大，不適應(yīng)與エ業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試用。為了實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確測(cè)量紙漿纖維的形態(tài)參數(shù)(長度、寬度、卷曲指數(shù)、扭結(jié)指數(shù)、細(xì)小顆粒度等參數(shù))，需要快速可靠的系統(tǒng)對(duì)紙漿纖維圖像進(jìn)行采集和處理和分析。實(shí)現(xiàn)高精度的圖像處理需要大量的計(jì)算，而大量的計(jì)算必然耗費(fèi)時(shí)間，導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時(shí)性變差，這是制約基于PC機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要因素。隨著對(duì)纖維形態(tài)參數(shù)測(cè)量的速度和精度要求的提高，這ー缺陷越來越明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有的紙漿纖維形態(tài)參數(shù)測(cè)量中存在的測(cè)量范圍小、測(cè)量參數(shù)少、速度慢、精度低，設(shè)備成本高、體積大等不足，提出了ー種小型化、快速、準(zhǔn)確的基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)及方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)，它包括CXD攝像機(jī)，它與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，ADC轉(zhuǎn)換芯片與FPGA模塊中的SDRAM模塊連接，SDRAM模塊與纖維圖像預(yù)處理模塊連接，同時(shí)在FPGA模塊中還設(shè)有DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊和ADC時(shí)序控制模塊，ADC時(shí)序控制模塊與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊與DSP模塊通信，同時(shí)DSP模塊還與SDRAM模塊和IXD顯示器以及纖維圖像、形態(tài)參數(shù)存儲(chǔ)FLASH模塊通信。ー種采用基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，具體步驟為(I)紙漿纖維樣本制備，光照采用圓偏振光；
(2)利用CXD圖像采集模塊實(shí)現(xiàn)纖維圖像的感知；(3)利用ADC轉(zhuǎn)換芯片，與CXD圖像采集模塊和FPGA模塊相連，用于將CXD輸出的模擬圖像信號(hào)進(jìn)行快速數(shù)字化，轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；(4)FPGA模塊，與ADC轉(zhuǎn)換芯片和DSP模塊相連，用于控制ADC轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)序邏輯，同時(shí)控制幀存SDRAM模塊，完成纖維圖像的快速數(shù)字化、幀存、預(yù)處理，預(yù)處理完畢發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊讀取數(shù)據(jù)；纖維圖像預(yù)處理包括圖像的去噪、增強(qiáng)、分割、去除非纖維區(qū)域；(5)DSP模塊，與FPGA模塊和IXD顯示器相連，用于啟動(dòng)控制圖像的及采集到的纖維圖像數(shù)據(jù)的讀取與處理，對(duì)FPGA模塊中纖維圖像預(yù)處理模塊預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度處理，在粗分辨率下測(cè)量纖維的實(shí)際長度L、投影長度I、卷曲指數(shù)C1，在高分辨率下計(jì)算纖維的寬度d、粗度Co、扭結(jié)指數(shù)K1、細(xì)小纖維成分參數(shù)，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量的多根纖維參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后將結(jié)果通過LCD顯示； (6)對(duì)生成的纖維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。所述步驟(I)中的圓偏振光，由于纖維素組成的植物纖維具有旋光性，在CCD攝像機(jī)光路上配置2個(gè)圓形檢偏器。設(shè)待測(cè)植物纖維的旋光角為Φ，光路上配置的2個(gè)圓形偏振器偏振軸的夾角為Φ±5°范圍內(nèi)。所述步驟(5)中DSP模塊用于對(duì)FPGA預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度幾何分析，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)；在低分辨率下即粗尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)化，計(jì)算纖維的長度和卷曲指數(shù)；在高分辨率下即細(xì)尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、利用邊緣點(diǎn)上曲率變化快慢來進(jìn)行扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)，曲率快速變化的點(diǎn)就是扭結(jié)點(diǎn)；然后根據(jù)扭結(jié)點(diǎn)處鄰域斜率的變化差來計(jì)算扭結(jié)點(diǎn)處的扭結(jié)角；最后利用公式(2)計(jì)算扭結(jié)指數(shù)C1 ;其中，卷曲指數(shù)指纖維逐漸連續(xù)的彎曲即曲率變化慢，見公式Q = y - I (I)纖維卷曲指數(shù)増加，成紙的抗張強(qiáng)度、耐破度、環(huán)壓強(qiáng)度下降，而紙的透氣度、松厚度、過濾速度和光散射系數(shù)増加；扭結(jié)是指由于纖維細(xì)胞壁受損而產(chǎn)生的生硬的轉(zhuǎn)折即纖維曲率的快變，扭結(jié)程度高的纖維在紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度性能方面會(huì)受到較大的削弱，扭結(jié)指數(shù)定義各扭結(jié)角范圍內(nèi)扭結(jié)數(shù)的加權(quán)和，見公式
N + 2N +3N +4N
JT — ’ 10-20° 一 ' 20-4 デ ^Y 46-90° 上、91-180° (2、ljTotal其中Nx為扭結(jié)角“X”范圍內(nèi)的扭結(jié)數(shù)，Llotal為總的纖維長度。本發(fā)明的原理由FPGA發(fā)出CXD相機(jī)控制信號(hào)，對(duì)相機(jī)的曝光時(shí)間、圖像尺寸以及視窗等各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，CCD攝像機(jī)拍攝的纖維圖像與ADC轉(zhuǎn)換芯片相連，用于將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，完成纖維圖像的采集。采集結(jié)束后將采集到的圖像數(shù)據(jù)送入FPGA+DSP的硬件系統(tǒng)，具體工作流程為在幀同步信號(hào)的控制下，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過位于FPGA中的圖像預(yù)處理模塊，對(duì)圖像進(jìn)行濾波、增強(qiáng)處理和閾值分割。FPGA預(yù)處理后的圖像像素?cái)?shù)據(jù)依次存入到幀存SDRAM中并對(duì)有效像素時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值接近于一幅圖像大小時(shí)，發(fā)送ー個(gè)中斷脈沖給DSP，DSP收到這一中斷脈沖后對(duì)雙ロ RAM進(jìn)行讀操作，讀取整幅圖像。DSP是采用中斷的方式，將預(yù)處理后的圖像通過EMIFA ロ以EDMA的方式讀取，IXD顯示并存入FLASH內(nèi)便于日后查看。FPGA和DSP之間有握手信號(hào)，由FPGA發(fā)出信號(hào)，通知DSP從FPGA的幀存SDRAM中讀取數(shù)據(jù)，然后做相應(yīng)的算法處理，在不同尺度下計(jì)算纖維的各種形態(tài)參數(shù)，既加快了速度，也保證了精確度。本發(fā)明與現(xiàn)有的紙漿纖維形態(tài)參數(shù)測(cè)量技術(shù)相比具有高度并行、數(shù)據(jù)吞吐量大及實(shí)時(shí)性高、精度高、測(cè)量參數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，具體如下(I)本發(fā)明采用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)ADC采樣控制和纖維圖像的預(yù)處理，可以節(jié)省DSP的運(yùn)行時(shí)間，較大程度的提高采樣頻率，達(dá)到采樣精度高、運(yùn)算實(shí)時(shí)性好的的特點(diǎn)，進(jìn)而可以提高纖維特征參數(shù)測(cè)量的精度和速度。
(2)本發(fā)明采用DSP實(shí)現(xiàn)纖維圖像的分析與參數(shù)計(jì)算，DSP的控制主要針對(duì)接ロ管理、數(shù)據(jù)上傳、系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)定、中斷處理等，這些控制對(duì)時(shí)間的要求沒有FPGA實(shí)現(xiàn)的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制那么高，但是DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理和控制功能可以方便地實(shí)現(xiàn)ー些FPGA難以實(shí)現(xiàn)的功能，比如纖維圖像的復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)、測(cè)量參數(shù)的統(tǒng)計(jì)等需要復(fù)雜的計(jì)算。(3)纖維圖像的分析與處理采用多尺度技術(shù)，在粗分辨率下測(cè)量纖維的實(shí)際長度L、投影長度I、卷曲指數(shù)C1，在高分辨率下計(jì)算纖維的寬度d、粗度Co、扭結(jié)指數(shù)K1、細(xì)小纖維成分等參數(shù)，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量的多根纖維參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。既實(shí)現(xiàn)了粗度、寬度等小參數(shù)的高精度測(cè)量計(jì)算，也實(shí)現(xiàn)長度、卷曲指數(shù)、扭結(jié)指數(shù)等參數(shù)的快速測(cè)量與計(jì)算。(4)測(cè)量系統(tǒng)的光照采用圓偏振光，成像效果好，可以不受氣泡、污潰和方向等因素的影響，最大限度地保持原始纖維形態(tài)的圖像，提高了測(cè)量范圍和測(cè)量精度。如附圖5a_c所示。


圖I為嵌入式纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)框圖；圖2為纖維圖像處理及參數(shù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)流程圖；圖3纖維圖像預(yù)處理算法流程圖；圖4纖維圖像多尺度幾何分析流程圖；圖5a偏振光與非偏振光得到纖維圖像的區(qū)別圖；圖5b圓偏振光得到的纖維圖像保持了原始纖維的形態(tài)；圖5c線偏振光得到的纖維圖像有部分失真；圖6a纖維圖像預(yù)處理結(jié)果例中纖維圖像；圖6b纖維圖像預(yù)處理結(jié)果例中去噪、增強(qiáng)結(jié)果；圖6c纖維圖像預(yù)處理結(jié)果例中二值化結(jié)果；圖6d纖維圖像預(yù)處理結(jié)果例中纖維邊緣平滑結(jié)果；圖7a纖維圖像多尺度分析例中的尺度分解；圖7b纖維圖像多尺度分析例中的細(xì)化結(jié)果；圖7c纖維圖像多尺度分析例中的纖維邊緣；圖8a纖維扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果示例中的原始圖像；圖8b纖維扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果示例中的扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果；
圖9實(shí)際長度L與投影長度I、卷曲與扭結(jié)示意圖。其中，I· CCD攝像機(jī)，2. ADC轉(zhuǎn)換芯片，3. SDRAM模塊，4. DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊，5.纖維圖像預(yù)處理模塊，6. DSP模塊，7. IXD顯示器，8. FLASH模塊，9. ADC時(shí)序控制模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。如圖I所示，本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)的硬件主要由纖維樣本制備設(shè)備、C⑶攝像機(jī)I、 ADC轉(zhuǎn)換芯片2、FPGA, DSP模塊6、FLASH模塊8和IXD顯示器7組成。CXD攝像機(jī)I拍攝的纖維圖像與ADC轉(zhuǎn)換芯片2相連，用于將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，由FPGA的ADC時(shí)序控制模塊9控制ADC轉(zhuǎn)換芯片2的時(shí)序，完成纖維圖像的采集。采集結(jié)束后將采集到的圖像數(shù)據(jù)送入FPGA，由纖維圖像預(yù)處理模塊5對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，底層的信號(hào)預(yù)處理算法要處理的數(shù)據(jù)量大，對(duì)處理速度要求高，但算法結(jié)構(gòu)簡単，適用于FPGA進(jìn)行硬件編程實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過底層預(yù)處理之后的圖像數(shù)據(jù)存入SDRAM模塊3。采取同步幀采樣的方式，將ー幀連續(xù)數(shù)據(jù)存入SDRAM模塊3后，由DSP模塊6從SDRAM模塊3中讀取數(shù)據(jù)，DSP模塊6采用多級(jí)流水操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的顯示。讀數(shù)據(jù)點(diǎn)同步信號(hào)(采樣點(diǎn)中斷信號(hào))由FPGA產(chǎn)生，可以依據(jù)需要而定，其周期是FPGA全局周期的整數(shù)倍，即ADC轉(zhuǎn)換芯片2輸出點(diǎn)同步信號(hào)的整數(shù)倍。DSP模塊6采用中斷的方式，將FPGA預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)通過EMIFA ロ以EDMA的方式讀取，存入DSP模塊6外設(shè)的FLASH模塊8內(nèi)并在IXD顯示器7上顯示。FPGA和DSP模塊6之間有握手信號(hào)，由FPGA發(fā)出信號(hào)，通知DSP模塊6從SDRAM模塊3中讀取數(shù)據(jù)，然后做相應(yīng)的算法處理，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)。附圖2給出了纖維圖像處理及參數(shù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)流程。具體步驟如下( I)紙漿纖維樣本制備；(2) (XD攝像機(jī)I實(shí)現(xiàn)纖維圖像的感知；(3) ADC轉(zhuǎn)換芯片2與CXD攝像機(jī)和FPGA芯片相連，用于將CXD攝像機(jī)I輸出的模擬圖像信號(hào)進(jìn)行快速數(shù)字化，轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。(4) FPGA,與ADC轉(zhuǎn)換芯片2和DSP模塊6相連，用于控制ADC轉(zhuǎn)換芯片2的時(shí)序邏輯，完成纖維圖像的快速數(shù)字化、預(yù)處理，并發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊6讀取數(shù)據(jù)。纖維圖像預(yù)處理包括圖像的去噪、增強(qiáng)、分割、去除非纖維區(qū)域，預(yù)處理流程如圖3所示，纖維圖像預(yù)處理結(jié)果如圖6a-d所示。(5) DSP模塊6，與FPGA芯片和IXD顯示器7相連，用于啟動(dòng)控制圖像的采集及采集到的纖維圖像數(shù)據(jù)的讀取與處理。同時(shí)，對(duì)FPGA芯片預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度處理，流程圖如圖4所示，處理結(jié)果如圖7a_c、圖8a、b所示，在粗分辨率下測(cè)量纖維的實(shí)際長度L、投影長度I、卷曲指數(shù)C1，在高分辨率下計(jì)算纖維的寬度d、粗度Co、扭結(jié)指數(shù)K1、細(xì)小纖維成分等參數(shù)，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量的多根纖維參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后將結(jié)果通過IXD顯示。(6) FLASH閃存進(jìn)行圖像以及測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。步驟(5)中，DSP模塊6用于對(duì)FPGA預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度幾何分析，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)，如圖9所示；在低分辨率下即粗尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)化，計(jì)算纖維的長度和卷曲指數(shù)；在高分辨率下即細(xì)尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、利用邊緣點(diǎn)上曲率變化快慢來進(jìn)行扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)，曲率快速變化的點(diǎn)就是扭結(jié)點(diǎn)；然后根據(jù)扭結(jié)點(diǎn)處鄰域斜率的變化差來計(jì)算扭結(jié)點(diǎn)處的扭結(jié)角；最后利用公式(2)計(jì)算扭結(jié)指數(shù)C1 ;其中，卷曲指數(shù)指纖維逐漸連續(xù)的彎曲即曲率變化慢，見公式
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，它包括CXD攝像機(jī)，它與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，ADC轉(zhuǎn)換芯片與FPGA模塊中的SDRAM模塊連接，SDRAM模塊與纖維圖像預(yù)處理模塊連接，同時(shí)在FPGA模塊中還設(shè)有DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊和ADC時(shí)序控制模塊，ADC時(shí)序控制模塊與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊與DSP模塊通信，同時(shí)DSP模塊還與SDRAM模塊和IXD顯示器以及纖維圖像、形態(tài)參數(shù)存儲(chǔ)FLASH模塊通信。
2.如權(quán)利要求I所述的基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述CXD攝像機(jī)光路上配置2個(gè)圓形檢偏器。
3.ー種采用權(quán)利要求I所述的基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征是，具體步驟為 (1)紙漿纖維樣本制備，光照采用圓偏振光； (2)利用CCD圖像采集模塊實(shí)現(xiàn)纖維圖像的感知； (3)利用ADC轉(zhuǎn)換芯片，與CXD圖像采集模塊和FPGA模塊相連，用于將CXD輸出的模擬圖像信號(hào)進(jìn)行快速數(shù)字化，轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像； (4)FPGA模塊，與ADC轉(zhuǎn)換芯片和DSP模塊相連，用于控制ADC轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)序邏輯，同時(shí)控制幀存SDRAM模塊，完成纖維圖像的快速數(shù)字化、幀存、預(yù)處理，預(yù)處理完畢發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊讀取數(shù)據(jù)；纖維圖像預(yù)處理包括圖像的去噪、增強(qiáng)、分割、去除非纖維區(qū)域； (5)DSP模塊，與FPGA模塊和IXD顯示器相連，用于啟動(dòng)控制圖像的及采集到的纖維圖像數(shù)據(jù)的讀取與處理，對(duì)FPGA模塊中纖維圖像預(yù)處理模塊預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度處理，在粗分辨率下測(cè)量纖維的實(shí)際長度L、投影長度I、卷曲指數(shù)C1，在高分辨率下計(jì)算纖維的寬度d、粗度Co、扭結(jié)指數(shù)K1、細(xì)小纖維成分參數(shù)，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量的多根纖維參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后將結(jié)果通過LCD顯示； (6)對(duì)生成的纖維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(I)中的圓偏振光，由于纖維素組成的植物纖維具有旋光性，在CCD攝像機(jī)光路上配置2個(gè)圓形檢偏器。設(shè)待測(cè)植物纖維的旋光角為Φ，光路上配置的2個(gè)圓形偏振器偏振軸的夾角為Φ±5°范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(5)中DSP模塊用于對(duì)FPGA預(yù)處理后的纖維圖像進(jìn)行多尺度幾何分析，分級(jí)計(jì)算纖維的形態(tài)參數(shù)；在低分辨率下即粗尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)化，計(jì)算纖維的長度和卷曲指數(shù)；在高分辨率下即細(xì)尺度下，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、利用邊緣點(diǎn)上曲率變化快慢來進(jìn)行扭結(jié)點(diǎn)檢測(cè)，曲率快速變化的點(diǎn)就是扭結(jié)點(diǎn)；然后根據(jù)扭結(jié)點(diǎn)處鄰域斜率的變化差來計(jì)算扭結(jié)點(diǎn)處的扭結(jié)角；最后利用公式(2)計(jì)算扭結(jié)指數(shù)C1 ;其中，卷曲指數(shù)指纖維逐漸連續(xù)的彎曲即曲率變化慢，見公式 C1=J-I (I) 纖維卷曲指數(shù)増加，成紙的抗張強(qiáng)度、耐破度、環(huán)壓強(qiáng)度下降，而紙的透氣度、松厚度、過濾速度和光散射系數(shù)增加； 扭結(jié)是指由于纖維細(xì)胞壁受損而產(chǎn)生的生硬的轉(zhuǎn)折即纖維曲率的快變，扭結(jié)程度高的纖維在紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度性能方面會(huì)受到較大的削弱，扭結(jié)指數(shù)定義各扭結(jié)角范圍內(nèi)扭結(jié)數(shù)的加權(quán)和，見公式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小型化、快速、準(zhǔn)確的基于FPGA+DSP的嵌入式紙漿纖維形態(tài)參數(shù)快速測(cè)量系統(tǒng)及方法。它包括CCD攝像機(jī)，它與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，ADC轉(zhuǎn)換芯片與FPGA模塊中的SDRAM模塊連接，SDRAM模塊與纖維圖像預(yù)處理模塊連接，同時(shí)在FPGA模塊中還設(shè)有DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊和ADC時(shí)序控制模塊，ADC時(shí)序控制模塊與ADC轉(zhuǎn)換芯片連接，DSP讀取數(shù)據(jù)控制模塊與DSP模塊通信，同時(shí)DSP模塊還與SDRAM模塊和LCD顯示器以及纖維圖像、形態(tài)參數(shù)存儲(chǔ)FLASH模塊通信。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)紙漿纖維多個(gè)形態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量，具有自動(dòng)化程度高、低成本、小型化等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102692251SQ201210147149
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者侯萌, 吳昌磊, 張凱麗, 林霏, 王立鵬, 王繼坤, 邱書波 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院