[發明專利]基于FPGA的音膜同心度在線實時檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201110436405.6
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102519401A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 謝云;蔡浩聰;劉家曉;鄭海成
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27;H04N7/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統，其特征在于包括有CCD攝像頭（1）、視頻解碼芯片（2）、接口模塊（3）、視頻數字圖像采集模塊（4）、視頻數字圖像預處理模塊（5）、實時檢測產品到位模塊（6）、存儲器接口模塊（7）、音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）、圖像分析處理模塊（9）、VGA接口模塊（10）、視頻D/A芯片（11）、VGA接口顯示器（12），其中CCD攝像頭（1）的信號輸出端通過視頻解碼芯片（2）與視頻數字圖像采集模塊（4）的信號輸入端連接，視頻數字圖像采集模塊（4）的信號輸出端與視頻數字圖像預處理模塊（5）的信號輸入端連接，視頻數字圖像預處理模塊（5）的信號輸出端與實時檢測產品到位模塊（6）的信號輸入端連接，實時檢測產品到位模塊（6）的信號輸出端分別通過存儲器接口模塊（7）與音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）的信號輸入端連接及與視頻D/A芯片（11）連接，視頻D/A芯片（11）與VGA接口顯示器（12）連接，音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）的信號輸出端與圖像分析處理模塊（9）的信號輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統，其特征在于上述視頻解碼芯片（2）還連接有設置視頻解碼芯片（2）的工作模式的接口模塊（3）。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統，其特征在于上述接口模塊（3）為I2C串口接口模塊。

4.??根據權利要求?1?所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統，其特征在于上述存儲器接口模塊（7）還連接有外部同步動態隨機存儲器（13）。

5.一種根據權利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

1）CCD攝像頭（1）拍攝清晰的顯示音膜內外圓輪廓的圖像；

2）CCD攝像頭（1）的信號輸出端接到視頻解碼芯片（2）進行視頻解碼，輸出亮度-色度視頻信號，視頻數字圖像采集模塊（4）通過視頻解碼芯片（2）實時采集CCD攝像頭（1）獲得的視頻數字圖像數據；

3）視頻數字圖像采集模塊（4）采集的信號輸入至視頻數字圖像預處理模塊（5），得到音膜的二值化黑白圖像；

4）實時檢測產品到位模塊（6）根據視頻數字圖像預處理模塊（5）處理得到的音膜二值化黑白圖像進行實時判斷音膜產品是否到達流水線上最合適的位置，若到位，便把當前一幀圖像通過存儲器接口模塊（7）輸出至音膜內外圓邊緣檢測模塊（8），音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）對音膜的內外圓邊緣進行提取，并將結果輸出至圖像分析處理模塊（9），圖像分析處理模塊（9）計算出同心度；同時，VGA接口模塊（10）可以選擇輸出視頻數字圖像預處理模塊（5）處理后的數字圖像還是圖像分析處理模塊（9）處理后的數字圖像，再把處理后的信息輸出到視頻D/A芯片（11）進行模數轉換，視頻D/A芯片（11）將最終結果輸出到VGA接口顯示器（12）。

6.根據權利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于上述步驟?4）?中根據視頻數字圖像預處理模塊（5）處理得到的音膜二值化黑白圖像進行實時判斷音膜產品是否到達流水線上最合適的位置，若到位，還通過存儲器接口模塊（7）對已經到位的一幀數字圖像數據儲存到外部同步動態隨機存儲器（13）中。

7.根據權利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于上述步驟3）中音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）使用提升小波變換對音膜的內外圓邊緣進行提取。

8.根據權利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于上述步驟1）通過接口模塊（3）設置視頻解碼芯片（2）的工作模式。

9.根據權利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于上述音膜為黑底塑膠、銅圓心線圈的直徑小于30mm的小型音膜。

10.根據權利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度實時檢測系統的檢測方法，其特征在于上述視頻數字圖像采集模塊（4）將亮度-色度422格式視頻數據轉化為亮度-色度444格式視頻數據，并且只輸出明亮度Y信號，即輸出音膜圖像的灰度圖像；?

上述實時檢測產品到位模塊（6）使用了視頻處理技術，根據x,y軸的坐標，通過檢測視頻圖像中每一幀圖像音膜像素到達某個y軸坐標Y0的位置的個數，判斷當前這幀圖像是否為合適的音膜圖像，這時的音膜、環形光源和攝像頭的中心必須是近似同軸的；

上述y軸坐標Y0的設置值與流水線的傳輸速度有關，需要通過計算或是實驗確定其值大小；

上述SDRAM接口模塊（7）中采用了4端口的乒乓操作方法，同步動態隨機存儲器（13）的每一個存儲地址一一對應于一幀圖像上的x,y軸坐標值；

上述音膜內外圓邊緣檢測模塊（8）中的提升小波變換中，由于音膜圖像的邊界不包含音膜檢測的有用信息，因此音膜圖像的邊界，即圖像的第一行，最后一行，第一列，最后一列不進行提升小波變換，保持原有數值，這樣便不需要對音膜圖像進行邊界擴展，節約現場可編程門陣列資源；

上述x，y軸像素投影直方圖統計的圖像分析處理模塊（9）中根據圓形圖像像素在x,y軸上的投影直方圖成兩邊像素多，中間像素少并且均衡的規律和特征，對音膜圖像進行圓檢測；

上述在對音膜圖像進行內外圓圓心和半徑求取時，采用了分步提取內外圓參數的方法。