[發(fā)明專利]一種基于GPU的鋼板表面質量檢測方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310288910.X
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103344648A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 王靖震;王軍生;宋寶宇;王曉慧;楊東曉;高冰
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發(fā)明屬于質量檢測控制領域，尤其涉及一種應用一臺裝有GPU板卡的計算機實現(xiàn)鋼板表面質量檢測的方法及其檢測系統(tǒng)。

背景技術

在鋼板表面質量檢測系統(tǒng)中普遍采用多臺攝像機來采集生產(chǎn)線上快速移動鋼板的圖像，這就要求表面檢測系統(tǒng)具有高性能的圖像處理能力。通常表面檢測系統(tǒng)的圖像處理單元僅僅采用一臺通用的計算機是無法具有相應的高性能圖像處理能力的。

為了具有高性能的圖像處理能力，從目前已有的鋼板表面質量檢測系統(tǒng)圖像處理單元的軟硬件結構上來看，采用了兩種方案：一種方案是用一組專用的DSP或FPGA板卡組成的控制柜，在控制柜中利用DSP或FPGA的高速計算處理能力，分別對攝像機的采集圖像進行分析處理，然后在通用計算機中對鋼板圖像和鋼板的缺陷進行顯示和保存。另一種方案是應用多臺通用計算機進行并行處理來代替專用的高速DSP或FPGA板卡，即多臺計算機并行處理的方案。方案中對每個CCD攝像機分配單獨的客戶計算機，分別進行圖像采集和分析處理來檢測缺陷，最后通過主控計算機把各個客戶計算機采集的圖像進行拼接以及分析結果匯總和顯示。如專利申請?zhí)?01120264974和200920175324均是采用多臺計算機并行處理的方案。上述兩種方案雖然都能夠有效解決鋼板表面質量檢測系統(tǒng)的高性能圖像處理能力問題，但不足之處是：為了得到高性能的圖像處理能力，不論是采用DSP或FPGA板卡進行高速計算的方案，還是采用多臺計算機并聯(lián)計算的方案，其系統(tǒng)的體積都顯得龐大，系統(tǒng)的結構也很復雜，同時系統(tǒng)的成本和價格也比較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服已有技術的缺陷，進而提供一種既可具有足夠的高性能圖像處理能力，又能使系統(tǒng)具有結構簡單緊湊、集成度高、成本低廉的基于GPU（Graphic?Processing?Unit）的鋼板表面質量檢測方法及系統(tǒng)。

為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：

一種基于GPU的鋼板表面質量檢測方法，將多臺數(shù)字攝像機分成兩組，安裝在鋼板的上方和下方，分別對鋼板上表面和下表面進行圖像采集；其特征在于，將安裝有GPU圖形處理器板卡的通用計算機作為圖像處理終端進行圖像處理，對每臺數(shù)字攝像機進行通訊和控制，并將數(shù)字攝像機所獲取的圖像傳輸?shù)酵ㄓ糜嬎銠C內(nèi)存中；

通用計算機中的CUP和GPU構成高速并行計算處理平臺，進行異構并行協(xié)同計算；數(shù)字攝像機所獲取的圖像先傳輸?shù)酵ㄓ糜嬎銠C的內(nèi)存中，并由CPU對其進行初步處理后，再傳輸?shù)?GPU?計算模塊中，由?GPU?計算模塊對獲取的圖像進行實時并行處理，GPU最后的處理結果再傳回到通用計算機內(nèi)存中，并由通用計算機對鋼板圖像和鋼板的缺陷進行顯示和保存；

通用計算機中的圖像處理是指一系列的圖像處理步驟，圖像處理步驟按處理的順序有：拼接、預處理、分割、特征提取、缺陷分類；每一圖像處理步驟把上一個圖像處理步驟的計算結果輸出作為本圖像處理步驟的輸入，直至得到最終圖像處理步驟的結果；圖像處理步驟中圖像拼接，是把多臺數(shù)字攝像機同步采集的多個圖像拼接成整幅圖像，這在通用計算機中由CPU來完成；圖像的預處理、分割、特征提取、缺陷分類步驟在GPU板卡中完成，即GPU把整幅圖像劃分成單獨的各個子圖像塊，在GPU板卡中以線程處理陣列的形式對圖像塊在相應的步驟中并行計算。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的每個單獨的圖像處理步驟的計算是在GPU中以并行計算方式運行的；與此同時，各個圖像處理步驟之間也基于并行流水線流程模式來并行運行，即從所采集的每幅圖像來看，圖像需要按順序依次經(jīng)過拼接、預處理、分割、特征提取、缺陷分類各個圖像處理步驟，直到獲得最終結果；在此過程中，每個圖像處理步驟中的計算是采用并行方式進行的；從所采集的不同幅圖像來看，在同一時刻通用計算機中的各個圖像處理步驟計算模塊也都在并行運行著，采用先進先出的原則，按圖像采集時間的先后順序對不同的采集圖像同時進行著圖像處理。

一種基于GPU的鋼板表面質量檢測系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)進行通訊，其特征在于，所述系統(tǒng)包括信號同步控制器、編碼器、交換機、通用計算機、LED線性光源及4-8臺數(shù)字攝像機，在通用計算機內(nèi)安裝有一塊GPU圖形處理器板卡；信號同步控制器分別與設在鋼板上、下方的兩組數(shù)字攝像機以及設在輸送輥一側的編碼器連接，數(shù)字攝像機通過以太網(wǎng)經(jīng)交換機連接通用計算機，兩個LED線性光源分設于鋼板兩組數(shù)字攝像機旁。

本發(fā)明的有益效果為：