專利名稱：一種基于dsp的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于實(shí)時(shí)圖像處理裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于散物料輸送系統(tǒng)中用于異物剔除的基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
圖像處理是近年來(lái)得到迅速發(fā)展的一種實(shí)用技術(shù)，它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，是一種多學(xué)科綜合應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。圖像處理技術(shù)可分為非實(shí)時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)通常由攝像機(jī)、圖像采集卡、專用圖像處理卡等組成，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中是由圖像處理卡的硬件和軟件程序來(lái)實(shí)時(shí)地對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，后續(xù)環(huán)節(jié)根據(jù)處理結(jié)果生成相應(yīng)的控制指令去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。目前在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的在線檢測(cè)系統(tǒng)，如自動(dòng)生產(chǎn)線上的不合格產(chǎn)品檢測(cè)，食品質(zhì)量檢測(cè)、糧食種子的分選等系統(tǒng)都是比較典型的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。對(duì)于在線煙草異物剔除系統(tǒng)。為了對(duì)通過(guò)的煙草流進(jìn)行比較理想的檢測(cè)和剔除處理，必須使煙葉以5-7m/s的高速平穩(wěn)地通過(guò)檢測(cè)區(qū)域，從攝像機(jī)檢測(cè)到噴咀噴出高壓空氣剔除掉異物的時(shí)間只有20-30ms，因此，該系統(tǒng)屬實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。在現(xiàn)有的這類系統(tǒng)中，圖像處理的算法實(shí)現(xiàn)主要是由各廠商自己設(shè)計(jì)的，由很多塊電路板完成，集成度較低，這樣系統(tǒng)的硬件板卡就很多，系統(tǒng)顯得十分復(fù)雜，且難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性高、運(yùn)算量大的算法，可靠性也不高。本設(shè)計(jì)人經(jīng)過(guò)潛心研究，利用最新的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)(Digital SignalProcessing System)和FPGA技術(shù)，從系統(tǒng)的高度對(duì)硬件和軟件進(jìn)行了優(yōu)化，研制開(kāi)發(fā)了一種基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容1、要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的在于提供一種在線檢測(cè)混雜在煙草中的各類異物，以滿足及時(shí)準(zhǔn)確剔除異物的要求的基于DSP的實(shí)時(shí)圖像處理裝置。
2、技術(shù)方案本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的線陣攝像機(jī)攝取物料流的圖像分別送入信號(hào)分離板后變?yōu)閮陕?，一路L1.4輸入到工控機(jī)的圖像采集卡采集后，供操作者觀察和做配方使用；另一路L4.4通過(guò)圖像分離板的輸出端送給圖像采集及處理系統(tǒng)，生成的電磁閥控制指令送DSP的雙口RAM暫存，之后由譯碼板依次讀入，譯碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制板送至輸出板并直接控制電磁閥動(dòng)作，在輸出板上對(duì)應(yīng)每個(gè)電磁閥分別設(shè)有指示燈；皮帶機(jī)輸出輥上安裝有角編碼器，角編碼器的輸出脈沖送至?xí)r鐘板分頻后形成外觸發(fā)信號(hào)送入工控機(jī)的EXSYNC端，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)信號(hào)分離板分別送至攝像機(jī)、DSP板、譯碼板作為同步基準(zhǔn)信號(hào)。
3、有益效果由于本實(shí)用新型對(duì)整個(gè)裝置的硬件及控制程序進(jìn)行了優(yōu)化，使得電路的集成度大為提高，提供了裝置工作的可靠性和穩(wěn)定性，提高剔除異物的準(zhǔn)確率和工作效率，降低了應(yīng)用成本。
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于附圖所示。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖；圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)電性連線圖。
五具體實(shí)施方式
圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括線陣攝像機(jī)、信號(hào)分離板、DSP圖像采集及處理系統(tǒng)、譯碼板、驅(qū)動(dòng)控制板、輸出板、工控機(jī)等幾部分。線陣攝像機(jī)攝取物料流的圖像分別送入信號(hào)分離板后變?yōu)閮陕罚宦稬1.4輸入到工控機(jī)的圖像采集卡采集后，供操作者觀察和做配方使用；另一路L4.4送給DSP圖像采集及處理系統(tǒng)，生成的電磁閥控制指令送DSP的雙口RAM暫存，之后由譯碼板依次讀入，譯碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制板送至輸出板并直接控制電磁閥動(dòng)作，對(duì)應(yīng)每個(gè)電磁閥分別設(shè)有指示燈；皮帶機(jī)輸出輥上安裝有角編碼器，角編碼器的輸出脈沖送至?xí)r鐘板分頻后形成外觸發(fā)信號(hào)送入工控機(jī)的EXSYNC端，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)信號(hào)分離板分別送至攝像機(jī)、DSP板、譯碼板作為同步基準(zhǔn)信號(hào)。
指示燈的作用是便于觀察輸出給電磁閥的控制信號(hào)情況，所述的做配方，即定義哪些是合格煙葉，哪些是異物，以便于剔除異物時(shí)參考。
本實(shí)用新型的工作原理與工作過(guò)程線陣攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)物料流進(jìn)行圖像攝取，信號(hào)分離板把攝像機(jī)的輸出信號(hào)一分為二，一路給工控機(jī)，經(jīng)采集卡采集后，供操作者觀察圖像質(zhì)量和做配方使用；另一路給DSP圖像采集處理系統(tǒng)，經(jīng)FPGA采集后，進(jìn)行一系列的運(yùn)算和處理，最終根據(jù)異物所在的位置生成電磁閥的控制指令送雙口RAM暫存。譯碼板把暫存在DSP板雙口RAM中處理結(jié)果(每20線DSP處理一次，生成一個(gè)結(jié)果)一個(gè)一個(gè)地依次讀入，同時(shí)對(duì)上次讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼處理(即根據(jù)從DSP板雙口RAM中讀到的數(shù)據(jù)解析出應(yīng)該動(dòng)作的電磁閥編號(hào))。驅(qū)動(dòng)控制板則對(duì)譯碼板后的電磁閥控制信號(hào)進(jìn)行延時(shí)控制和功率放大(延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短要由攝像機(jī)檢測(cè)線到噴咀中心的距離、物料的飛行速度、電磁閥的開(kāi)啟時(shí)間等因素來(lái)決定)。
通過(guò)輸出板上設(shè)置的對(duì)應(yīng)于各電磁閥的指示燈，以觀察輸出給電磁閥的控制信號(hào)的情況。工控機(jī)主要完成人機(jī)交互、狀態(tài)監(jiān)控和DSP圖像采集與處理系統(tǒng)的通訊。
為了剔除異物，采用了與皮帶機(jī)輸出輥同軸安裝的高分辨率角編碼器來(lái)跟蹤異物的位置，角編碼器的輸出脈沖經(jīng)時(shí)鐘板分頻后形成時(shí)鐘信號(hào)，用它來(lái)完成攝像機(jī)、DSP系統(tǒng)、譯碼板等的同步控制。
該裝置是基于顏色比較來(lái)進(jìn)行異物識(shí)別的，攝像機(jī)有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色分量的輸出，每種顏色分量轉(zhuǎn)化為數(shù)字分量是8位，故它可分辨的顏色為28×28×28＝1.67×107種。首先在工控機(jī)上做配方，通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置煙葉覆蓋的顏色范圍，接著將配方發(fā)送到DSP圖像采集與處理系統(tǒng)中，DSP將采集到的每個(gè)像素的顏色信號(hào)與配方表進(jìn)行比較，將凡是不在煙葉顏色范圍的物料都視為異物，控制電磁閥動(dòng)作，用高壓空氣予以剔除。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，工作穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。用于煙草異物剔除系統(tǒng)中，能識(shí)別并剔除混雜在煙葉中的金屬物、紙片、麻繩、雞毛、木材、石子、土塊、霉變煙葉、塑料、黑色橡膠等異物，實(shí)行雙面攝像檢測(cè)，異物的識(shí)別率平均可達(dá)95％以上，并能夠滿足高速(5-7m/s)大流量(9000kg/h)的檢測(cè)需要。
權(quán)利要求1.一種基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置，包括線陣攝像機(jī)、信號(hào)分離板、DSP圖像采集及處理系統(tǒng)、譯碼板、驅(qū)動(dòng)控制板、輸出板、工控機(jī)等幾部分，其特征是線陣攝像機(jī)攝取物料流的圖像分別送入信號(hào)分離板后變?yōu)閮陕罚宦稬1.4輸入到工控機(jī)的圖像采集卡采集后，供操作者觀察和做配方使用；另一路L4.4送給DSP圖像采集及處理系統(tǒng)，生成的電磁閥控制指令送DSP的雙口RAM暫存，之后由譯碼板依次讀入，譯碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制板送至輸出板并直接控制電磁閥動(dòng)作；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)信號(hào)分離板分別送至攝像機(jī)、DSP板、譯碼板作為同步基準(zhǔn)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的其特征是皮帶機(jī)輸出輥上安裝有角編碼器，角編碼器的輸出脈沖送至?xí)r鐘板分頻后形成外觸發(fā)信號(hào)送入工控機(jī)的EXSYNC端。
3.如權(quán)利要求2所述的基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置，其特征是所述的輸出板上設(shè)置有對(duì)應(yīng)于各電磁閥的指示燈。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理裝置，包括線陣攝像機(jī)、信號(hào)分離板、DSP圖像采集及處理系統(tǒng)、譯碼板、驅(qū)動(dòng)控制板、輸出板、工控機(jī)等幾部分。線陣攝像機(jī)攝取物料流的圖像，信號(hào)分為兩路，一路L
文檔編號(hào)G01N21/88GK2663984SQ200320104608
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者唐向陽(yáng), 張勇, 李江有, 楊松, 黃崗, 丁銳 申請(qǐng)人:云南昆船設(shè)計(jì)研究院