[發明專利]基于嵌入式處理器的分布式紙病檢測系統及方法

無效

• 申請號: 201210215536.6
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102721702A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李慶華;王曉芳;豆丹丹;張少蔚;劉雪真;李曉婷;張海倫
• 申請（專利權）人: 山東輕工業學院
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.?一種基于嵌入式處理器的分布式紙病檢測系統，其特征是，它包括至少一組高速相機，高速相機安裝在運動紙幅上方，在運動紙幅下方則設有LED光源；高速相機與嵌入式紙病檢測處理器連接，嵌入式紙病檢測處理器通過以太網交換機與中心服務器通信；其中，嵌入式紙病檢測處理器由FPGA和DSP協作實現，包括FPGA內的圖像采集單元，它與FPGA內的雙口RAM、紙病圖像預處理單元、以太網接口控制單元以及FPGA外的千兆網控制與收發芯片依次通信；紙病圖像預處理單元與紙病檢測DSP、高速SRAM通信；圖像采集單元通過LVDS/?LVTTL轉換芯片采集圖像數據，通過LVTTL/?LVDS轉換芯片控制高速相機；紙病圖像預處理單元接收圖像采集單元的圖像數據對其進行預處理，紙病檢測DSP接收紙病圖像預處理單元的圖像數據，并進行紙病檢測；以太網接口控制單元一方面控制千兆網控制與收發芯片接收來自以太網的相機設置參數，并將其傳送至圖像采集單元，另一方面接收來自圖像預處理單元的紙病檢測結果數據，并控制千兆網控制與收發芯片將其傳送至以太網。

2.?如權利要求1所述的一種基于嵌入式處理器的分布式紙病檢測系統，其特征是，所述高速相機由多路工業用線陣CCD相機組成，橫向并排安裝在運動紙幅的上方；每路相機通過Camera?Link線纜連接到各自的嵌入式紙病檢測處理器。

3.?一種采用權利要求1所述的基于嵌入式處理器的分布式紙病檢測系統的檢測方法，其特征是，它的步驟為：

（1）參數設置

通過中心服務器的前臺檢測軟件操作，對各路高速相機的行頻、曝光時間、圖像尺寸等參數進行設置；

（2）檢測啟動

參數設置完成后，通過中心服務器的前臺檢測軟件發出紙病檢測命令，該命令通過以太網傳送至各路嵌入式紙病檢測處理器，啟動在線紙病檢測；

（3）紙頁圖像采集

各路嵌入式紙病檢測處理器通過嵌入式FPGA內的圖像采集單元和Camera?Link接口將相機采集的紙頁圖像數據保存到FPGA內的雙口RAM中；

（4）圖像預處理

嵌入式紙病檢測處理器通過FPGA內的圖像預處理單元從雙口RAM中讀取圖像數據，并對其進行中值濾波及分段灰度線性變換進行預處理；

（5）紙病檢測與定位

預處理后的圖像數據輸入紙病檢測DSP，紙病檢測DSP利用閾值分割法將圖像中亮斑、刮痕類亮度紙病區域和黑斑、褶皺類低亮度紙病區域分別從背景中分離出來；然后計算各個紙病區域的圓形度，并根據圓形度區分孔洞與刮痕、黑斑與褶皺；

（6）紙病檢測DSP如果發現紙頁圖像中存在紙病，則將每個紙病的類型、面積、位置參數及相應紙病圖像通過千兆以太網傳送至中心服務器；

（7）中心服務器通過多個子窗口對多路檢測結果及紙病圖像進行更新顯示，同時將其保存到后臺數據庫中。

4.如權利要求3所述檢測方法，其特征是，所述步驟（1）中，中心服務器上的檢測軟件將各路高速相機的行頻、曝光時間、圖像大小等參數從硬盤上直接調入內存，然后通過以太網傳送至嵌入式紙病檢測處理器中FPGA內的圖像采集單元，圖像采集單元由此產生相機控制信號，并由LVTTL/LVDS轉換芯片和Camera?Link線纜傳送至高速相機。

5.?如權利要求3所述的檢測方法，其特征是，所述步驟（3）中，高速相機輸出圖像的有效像素數據經Camera?Link連接電纜和LVDS/LVTTL接口轉換芯片，傳送至FPGA內的圖像采集單元；圖像采集單元以行同步信號作為寫有效信號，以像素時鐘作為寫時鐘將高速相機的圖像數據寫入到雙口RAM中。

6.?如權利要求3所述的檢測方法，其特征是，所述步驟（4）中，當采集到一幀圖像數據后，FPGA內的圖像預處理單元讀取雙口RAM中的圖像數據，先根據圖像尺寸對圖像進行邊界裁剪處理，然后進行中值濾波，以消除隨機噪聲干擾，之后再進行分段線性灰度變換，增強圖像中的紙病區域，抑制其背景區域；預處理結果保存到FPGA外的高速SRAM中；預處理結束后，圖像預處理單元向紙病檢測DSP發出中斷信號。