[發明專利]基于FPGA的光纖端面檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201711499339.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108227078B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 李楚元
• 申請（專利權）人: 一諾儀器(中國)有限公司
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255;G06T7/00
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識產權代理有限公司
• 代理人: 王葉娟;胡晶

本發明提出一種基于FPGA的光纖端面檢測方法及系統，攝像頭掛載在FPGA上，將所拍攝的每幀圖像實時傳入至FPGA，FPGA執行以下步驟：響應于當前幀圖像的場同步信號，根據采樣范圍選取當前幀圖像中像素點的亮度值進行計算，以得到陰影亮度值；根據采樣區域像素點亮度值與陰影亮度值的比較，確定包層上、下邊緣以及纖芯上、下邊緣在當前幀圖像中的位置；響應于下一幀圖像的場同步信號，針對包層上邊緣與纖芯上邊緣之間、纖芯下邊緣與包層下邊緣之間的各行像素點，逐一將像素點亮度值與陰影亮度值進行比較，確定每行左側端面點和右側端面點；將包層上邊緣和包層下邊緣之間的左側端面點和右側端面點分別連接或擬合，以確定端面。可以快速找到端面，減少耗時。

技術領域

本發明涉及光纖圖像處理技術領域，尤其涉及的是一種基于FPGA的光纖端面檢測方法及系統。

背景技術

光纖熔接機是一種利用高壓電弧將兩根光纖端面熔化的同時，用高精度運動機構平緩推進，讓兩根光纖融合成一根，以實現光纖模場的耦合的精密儀器。在推進過程中，需要不斷讀取光纖端面的位置信息，以確定電機下一步的步進數。

目前，一般通過以下方法來確定光纖端面在圖像上的位置：軟件需要盲等至少兩幀攝像頭圖像刷新時間后，通過EBI(外部總線接口)總線讀取DDR(動態隨機存儲器)中存儲的某幀完整的攝像頭圖像，對整個圖像所有像素點遍歷查找光纖端面的位置。

但是，該種方法存在以下缺陷：軟件每次讀取攝像頭的圖像數據之前需要盲等至少兩幀完整圖像刷新時間，并且通過EBI總線讀取一幀完整的攝像頭圖像也需要耗時，且在熔接推進時需要多次獲取光纖端面才能確定電機下一步的步進數，反復操作累積耗時巨大，熔接時間過長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于FPGA的光纖端面檢測方法及系統，可以快速找到端面，減小耗時。

為解決上述問題，本發明提出一種基于FPGA的光纖端面檢測方法，攝像頭掛載在FPGA上，將所拍攝的每幀圖像實時傳入至所述FPGA，所述FPGA執行以下步驟：

S1：響應于當前幀圖像的場同步信號，根據預設的采樣范圍選取當前幀圖像中相應范圍內的像素點的亮度值進行計算，以得到陰影亮度值；

S2：根據采樣區域像素點的亮度值與所述陰影亮度值的比較，確定包層上邊緣、包層下邊緣、纖芯上邊緣和纖芯下邊緣在當前幀圖像中的位置；

S3：響應于下一幀圖像的場同步信號，針對所述包層上邊緣與纖芯上邊緣之間、纖芯下邊緣與包層下邊緣之間的各行像素點，逐一將像素點的亮度值與所述陰影亮度值進行比較，確定每行的左側端面點和右側端面點；

S4：將所述包層上邊緣和包層下邊緣之間的左側端面點和右側端面點分別連接或擬合，以確定左側光纖端面和右側光纖端面。

根據本發明的一個實施例，在確定陰影亮度值及包層上邊緣、包層下邊緣、纖芯上邊緣和纖芯下邊緣之后的后續幀中，所述FPGA通過流水線并行處理，所述FPGA響應于一幀圖像的場同步信號，而同時執行計算每行的左側端面點和右側端面點及確定左側光纖端面和右側光纖端面的步驟與計算陰影亮度值及包層上邊緣、包層下邊緣、纖芯上邊緣和纖芯下邊緣的步驟。

根據本發明的一個實施例，在確定陰影亮度值及包層上邊緣、包層下邊緣、纖芯上邊緣和纖芯下邊緣之后的后續幀中，

所述FPGA僅計算每行的左側端面點和右側端面點及確定左側光纖端面和右側光纖端面的步驟；或者，所述FPGA依次執行計算每行的左側端面點和右側端面點及確定左側光纖端面和右側光纖端面的步驟與計算陰影亮度值及包層上邊緣、包層下邊緣、纖芯上邊緣和纖芯下邊緣的步驟。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S1包括：