[發明專利]基于FPGA的輸送帶撕裂檢測方法

在審

• 申請號: 201911317131.1
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110844518A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 劉逸凡;黃友銳;韓濤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B65G43/02
• 分類號: B65G43/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于FPGA的輸送帶撕裂檢測方法，其包括：錄制輸送帶運行時的實時視頻，從視頻中逐幀將圖像進行預處理，將每幀圖片按順序送入幀緩存模塊，從幀緩存模塊同時提取標準圖像和待測圖像作背景差分算法，通過算法返回值與閾值進行比較，實現輸送帶“撕裂”的實時檢測。該方法通過OV5640圖像傳感器和FPGA芯片實現了“撕裂”損傷的實時檢測，避免了高性能計算機和大量傳感器的使用，大大節約了成本，使用FPGA進行背景差分算法，有效提高了識別精度，減小了識別的誤差率。

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA利用背景差分缺陷檢測算法針對輸送帶“撕裂”的檢測方法。

背景技術

帶式輸送機是散狀物料運輸的主要設備，它廣泛用于礦山、化工、糧食生產等工業領域。帶式輸送機上的輸送帶在運行過程中難免會遇到“撕裂”損傷。這些損傷如果及時處理，就可以避免很多安全事故，但是如果處理不妥當的話就會嚴重影響輸送帶的正常使用，甚至是產生一系列安全事故。現有的一些方法主要是利用計算機運算能力把輸送帶的檢測圖片與系統中原本存在的損傷圖片進行對比，不僅需要運算能力較強的計算機，還需要安裝海量的傳感器，安裝繁瑣，費用高昂，效果不夠理想。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于FPGA芯片的輸送帶“撕裂”損傷的檢測方法。在避免安裝大量傳感器檢測設備的同時，實現對輸送帶損傷的實時監測，降低了運行成本，而且能有效避免安全事故。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

基于FPGA的輸送帶撕裂檢測方法，其特征在于，所述方法包括下屬步驟：

(1)在輸送帶上方安裝攝像頭對輸送帶進行長期不間斷的錄像，對獲取的圖像進行亮度判斷，調整LED補光燈的輸出電壓，使不同環境下錄制的視頻都能保持清晰；

(2)通過Verilog HDL硬件描述語言編程，實現FPGA的邏輯電路對接收到的圖像數據進行實時預處理；

(2a)從錄制的輸送帶視頻中逐幀取圖；

(2b)對獲取的圖片，使用f(i,j)＝0.2989R(i,j)+0.5870G(i,j)+0.1140B(i,j)進行灰度變換，其中f(i,j)表示灰度值，R(i,j)表示紅色分量值，G(i,j)表示綠色分量值，B(i,j)表示藍色分量值；

(2c)對經過灰度變換的圖片使用g(i,j)＝median{f(i-k,j-l)},(k,l)∈H進行中值濾波，其中(i,j)表示原始圖片的某一像素的位置坐標，g(i,j)表示對原始圖片(i,j)位置的灰度變換后的像素值，f(i-k,j-l),(j,l)∈H表示濾波模板窗口H在原始圖片(i,j)像素上的各個像素值，median{}表示選取{}里所有像素值的中間值；

(2d)對經過中值濾波的圖片使用|G|＝|G_x|+|G_y|，進行邊緣檢測，其中A表示經過中值濾波的原始圖像，G表示經過邊緣檢測后的圖像，G_x表示經過水平邊緣檢測的圖像灰度值，G_y表示經過垂直邊緣檢測的圖像灰度值；

(2e)對經過邊緣檢測的圖片使用P＝P₁₁&P₁₂&P₁₃&P₂₁&P₂₂&P₂₃&P₃₁&P₃₂&P₃₃進行腐蝕計算，其中P是腐蝕計算的中心像素點，P₁₁-P₃₃是腐蝕計算中心像素點3×3像素矩陣中9個像素點；

(3)將FPGA芯片與DDR3 SDRAM相連，將DDR3 SDRAM芯片作為幀緩存模塊，用以存放待測圖像數據和標準圖像數據；