一種實現大幅面在線檢測的多cis拼接智能相機及方法
【專利摘要】本發明公開了一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機及方法，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和外部接口模塊，所述圖像采集模塊有N組CIS采集模塊構成，N≥2，所述CIS采集模塊由CIS傳感器、AD、以及光源組成，所述圖像處理模塊包括FPGA、雙核DSP以及Flash模塊，所述FPGA上還連接有兩塊DDR3存儲器。與現有大幅面圖像采集處理技術相比較，本發明直接將圖像的采集和處理集成到一個相機內部，利用FPGA并行性特點，實現了在采集圖像的同時進行處理，大大提高了整個系統的實時性，達到了在線大幅面圖像檢測的實時性要求，且結構相對簡單體積較小便于在復雜的工業現場安裝和使用。
【專利說明】一種實現大幅面在線檢測的多Cis拼接智能相機及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種圖象采集處理技術，尤其涉及一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機及方法。
【背景技術】
[0002]在工業生產中常常會遇到I米以上的大幅面圖像處理和檢測需求，如織布檢測，PCB表觀檢測，瓷磚檢測等圖像檢測。傳統的解決方式是利用大幅面CIS線陣相機采集圖像，之后再通過后端的PC以純軟件的方式對大幅面圖像進行處理。這種PC+大幅面CIS線陣相機的解決方案，要求在采集圖像的同時不停的將圖像數據通過camerlink、USB等接口傳送給PC進行處理。這種處理方式需要耗費大量的數據傳輸時間，同時PC對于圖像的處理也無法做到真正并行實時性較差。對于要求在高速檢測中一旦發現被測物體發生變化或者異常就立刻報錯或停止運行的在線檢測系統來說，傳統的大幅面檢測系統無法滿足實時性要求。另外傳統的PC+大幅面CIS線陣相機的系統成本較高，體積大工業現場安裝極為不便。

【發明內容】

[0003]本發明的目的就在于提供一種解決上述問題，且結合FPGA并行處理特性、多緩存結構、以及DSP高速數據處理特性，實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機及方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和外部接口模塊，所述圖像采集模塊有N組CIS采集模塊構成，N > 2，所述CIS采集模塊由CIS傳感器、AD、以及光源組成，且相互之間電連接，所述圖像處理模塊包括FPGA、雙核DSP以及Flash模塊，所述FPGA、Flash模塊分別與雙核DSP雙向連通，所述FPGA上還連接有兩塊DDR3存儲器DDR3-1、DDR3-2。
[0005]作為優選，所述圖像采集模塊信號端與FPGA信號端雙向連通，所述外部接口模塊與雙核DSP信號端雙向連通。
[0006]作為優選，所述外部接口模塊為通用10-RS232和以太網。
[0007]作為優選，一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接方法，所述FPGA采集N根CIS得到的圖像數據，并在FPGA上拼接N根CIS的圖像得到完整的大幅面的圖像數據，首先將拼接得到M行圖像數據，所述M值取全副圖像行數的1/100行，暫存在DDR3-1中，再對暫存的M行數據在FPGA中進行圖像增強、分割圖像預處理算法得到該M行圖像數據中的ROI圖像區域，并將該ROI圖像保存在DDR3-2中，隨后繼續采集M行數據并將從該數據得到ROI圖像數據保存到DDR3-2中并與之前得到的ROI圖像數據進行拼接，直到得到一個連通區域為止。
[0008]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明結合FPGA并行處理特性、多緩存結構、以及DSP高速數據處理特性，剔除了傳統大幅面工業檢測系統中后端的PC處理部分，直接將圖像的采集和處理集成到一個相機內部，利用FPGA并行性特點，實現了在采集圖像的同時進行處理，大大提高了整個系統的實時性，達到了在線大幅面圖像檢測的實時性要求。系統成本大大降低，且結構相對簡單體積較小便于在復雜的工業現場安裝和使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖；
[0010]圖2為本發明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0012]實施例1:參見圖1、圖2，一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和外部接口模塊，所述圖像采集模塊有N組CIS采集模塊構成，N≤2，通常CIS的掃描寬度在108mm-311mm左右，所以要掃描Im以上的大幅面圖像需要利用多個根CIS進行圖像拼接，所述CIS采集模塊由CIS傳感器、AD、以及光源組成，且相`互之間電連接，所述圖像處理模塊包括FPGA、雙核DSP以及Flash模塊，所述FPGA、Flash模塊分別與雙核DSP雙向連通，所述FPGA負責N組CIS的圖像拼接和圖像預處理，所述FPGA上還連接有兩塊DDR3存儲器DDR3-l、DDR3-2，所述雙核的DSP處理器負責復雜的圖像處理算法、以太網等接口的通信和整個系統的調度和協調，所述圖像采集模塊信號端與FPGA信號端雙向連通，所述外部接口模塊與雙核DSP信號端雙向連通，所述外部接口模塊為通用10-RS232和以太網。
[0013]一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接方法如下:
[0014]①FPGA采集N根CIS得到的圖像數據。②并在FPGA上拼接N根CIS的圖像得到完整的大幅面的圖像數據，首先將拼接得到M行圖像數據(取全副圖像行數的1/100行)暫存在DDR3-1中。③再對暫存的M行數據在FPGA中進行圖像增強，分割等圖像預處理算法得到該M行圖像數據中的ROI (Region Of Interest)圖像區域。④并將該ROI圖像保存在DDR3-2中。⑤隨后繼續采集M行數據并將從該數據得到ROI圖像數據保存到DDR3-2中并與之前得到的ROI圖像數據進行拼接，直到得到一個連通區域為止。⑥將得到一個連通區域圖像數據發送給后端的雙核DSP對其數據進行處理，并將處理結果通過千兆以太網等結果發送給其他系統或者保存到flash中。從而完成整個大幅面圖像數據的檢測過程。這樣就可以實現在采集M行圖像的同時進行處理，及時的發現采集過程中遇到的待測物體的異常和變化，實現在線處理。
[0015]由于原始圖像經過提取后得到ROI比原始圖像要小得多，完全可以保存到嵌入式系統中進行處理，在DDR3-1中暫存的圖像數據通過預處理算法被提取過ROI區域后就可以被之后新采集的圖像覆蓋，所需內存空間只有M x2行數據的大小(DDR3-1中設置兩塊緩沖區，交替的使用:利用乒乓操作的方式管理內存)。并且ROI圖像的提取是在FPGA上完成的，利用流水線操作的并行處理方式可以保證整個系統的實時性和并行性，從而能夠達到在線檢測的實時性要求。
[0016]本發明提出了一種結合FPGA并行處理特性，多緩存結構以及DSP高速數據處理特性的多處理器構架大幅面智能工業線陣相機的解決方案。剔除傳統大幅面工業檢測系統中后端的PC處理部分，直接將圖像的采集和處理集成到一個相機內部，利用FPGA并行性特點，實現了在采集圖像的同時進行處理，大大提高了整個系統的實時性，達到了在線大幅面圖像檢測的實時性要求。本專發明無需PC的工業線陣智能相機使整個大幅面檢測系統成本大大降低，且結構相對簡單體積較小便于在復雜的工業現場安裝和使用。
[0017] 以上對本發明所提供的一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機及方法進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，對本發明的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求所規定的構思和范圍，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種實現大幅面在線檢測的多Cis拼接智能相機，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和外部接口模塊，其特征在于:所述圖像采集模塊有N組CIS采集模塊構成，N ≥ 2，所述CIS采集模塊由CIS傳感器、AD、以及光源組成，且相互之間電連接，所述圖像處理模塊包括FPGA、雙核DSP以及Flash模塊，所述FPGA、Flash模塊分別與雙核DSP雙向連通，所述FPGA上還連接有兩塊DDR3存儲器DDR3-1、DDR3-2。
2.根據權利要求1所述一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機，其特征在于:所述圖像采集模塊信號端與FPGA信號端雙向連通，所述外部接口模塊與雙核DSP信號端雙向連通。
3.根據權利要求3所述一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接智能相機，其特征在于:所述外部接口模塊為通用10-RS232和以太網。
4.根據權利要求1所述一種實現大幅面在線檢測的多CIS拼接方法，其特征在于:所述FPGA采集N根CIS得到的圖像數據，并在FPGA上拼接N根CIS的圖像得到完整的大幅面的圖像數據·，首先將拼接得到M行圖像數據，所述M值取全副圖像行數的1/100行，暫存在DDR3-1中，再對暫存的M行數據在FPGA中進行圖像增強、分割圖像預處理算法得到該M行圖像數據中的ROI圖像區域，并將該ROI圖像保存在DDR3-2中，隨后繼續采集M行數據并將從該數據得到ROI圖像數據保存到DDR3-2中并與之前得到的ROI圖像數據進行拼接，直到得到一個連通區域為止。
【文檔編號】H04N5/76GK103442174SQ201310361760
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】劉霖, 郭濤, 陳偉, 張峰, 陳鎮龍, 羅穎, 宋昀岑, 劉娟秀, 楊先明 申請人:電子科技大學