基于FPGA的线阵CCD相机研制
发布时间：2021-08-19 18:38
随着机器视觉技术的快速发展,在工业生产线上开始越来越多的采用机器视觉来对产品进行检测。而工业相机作为机器视觉系统的前端图像采集部分,决定了成像的质量好坏和传输速度的高低,因此研制高速,高分辨率的工业相机具有重大的应用基础和现实意义。CCD图像传感器由于其成像质量高,噪声小在工业相机中得到广泛的使用,而FPGA由于其逻辑资源丰富,可重配置,高速并行性特点,在视觉和图像领域有着独特的优势。本文采用线阵CCD图像传感器与FPGA相结合的的方式,研制一种用于工业检测的高速,高分辨率线阵相机。线阵CCD传感器采集图像,FPGA作为整个相机的处理芯片来对整个相机功能进行控制,最终在被测对象和线阵相机相对运动的条件下,通过千兆以太网传输协议将采集到的图像上传到上位机进行进一步的算法分析。本线阵相机的应用对象是用于生产线上布匹疵点的检测,根据布匹疵点检测的需求与指标,来选取核心器件的型号和参数。本线阵相机采用高分辨率、高频率的线阵CCD并配合生产线上布匹相对运动来采集图像。由于CCD输出信号为模拟信号,且含有大量的复位噪声,本装置设计中采用了具有相关双采样功能的高速AD来对CCD输出的图像信号进行模数...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线阵相机本课题所研制的工业相机主要用于生产线上布匹疵点的检测
布匹缺陷检测为背景介绍了整个线阵 CCD 相机的工作原理和。并根据检测需求和性能指标完成了线阵 CCD 图像传感器、业相机镜头、高速图像传输接口的选型设计。CCD 相机需求分析匹在生产线上通常做连续匀速运动，基于很长的横向视野，因机比较合适。线阵相机采用对被测对象逐行连续扫描，将每次来的方式来获取图像，此时需要被测物体和线阵相机具有匀速市面上的线阵相机根据图像传感器的不同，分为线阵 CCD 相机6]。CCD 成像质量高，传输失真少，噪声低，而 CMOS 整合度高成像质量不如 CCD 好。根据布匹疵点检测的需求分析，图像采像需要具有很高的分辨率和质量，因此采用线阵 CCD 相机。阵 CCD 相机主要完成布匹图像的采集，将采集到的高速、高分数字图像传输接口传输到上位机进行进一步的疵点检测[18]。上所述，整个线阵 CCD 相机工作原理如下图所示：
图 2.2 纬纱带入 图 2.3 回丝织入纬纱带入错误!未找到引用源。[19][21]：指的是纺纱的过程中，由于某些特殊情况导纱的上层覆盖了部分的纬纱，导致布匹图形异常的情况。回丝织入：指的是飞花回丝等杂物和废物由于没有及时清理，在织物过着经纱和纬纱被误织入的情况，布匹表现是存在一片印痕加深的区域。图 2.4 经纱斑点 图 2.5 断经经纱斑点：由于某种纺织物质过量而导致的变形和局部累积，这些物质纺线、废物以及飘头纱等。断经[22][23]：主要由于纺织机械的局部产生不均匀用力，导致经纱发生
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的HDMI视频流图像处理的系统设计[J]. 潘磊,葛中芹,庄建军,张志俭. 实验室研究与探索. 2015(10)
[2]基于FPGA的线阵CCD实时图像采集系统[J]. 章金敏,张菁,陈梦苇. 微型机与应用. 2015(13)
[3]脱绒棉种色选机双CCD检测系统设计与仿真分析[J]. 余淑华,刘艳丽,王世璞,杜鸿运. 农业机械学报. 2015(09)
[4]微型光谱仪的CCD数据采集系统设计（英文）[J]. 张宁,刘宇龙,吴嘉辉,徐熙平. 红外与激光工程. 2015(01)
[5]基于线阵相机的纸病在线检测系统的设计[J]. 何平,曹胜梅,李岐,华楠. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]基于Windows 7系统的GigE工业相机网络接口程序设计[J]. 郑修勇,古乐野. 计算机应用. 2014(S1)
[7]基于虚拟立体靶标的线阵相机标定与分析[J]. 王子辰,戴明,李刚,汪永阳,宋悦铭,高玉军. 红外与激光工程. 2014(03)
[8]高精度双线阵CCD非接触直径测量系统[J]. 于之靖,刘月林,诸葛晶昌. 传感器与微系统. 2014(01)
[9]FPGA实现高速实时多端口图像处理系统的研究[J]. 樊博,王延杰,孙宏海,陈怀章,何舒文. 液晶与显示. 2013(04)
[10]基于OpenCV与USB工业相机零件检测系统的图像处理研究[J]. 黄振峰,陈海平,邓培,张鑫星. 现代电子技术. 2012(18)
硕士论文
[1]基于ARM和嵌入式Linux系统的多功能工业相机的设计和实现[D]. 陈洋.重庆邮电大学 2016
[2]嵌入式高清工业相机研究与实现[D]. 蔡金.浙江大学 2013
本文编号：3351936
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线阵相机本课题所研制的工业相机主要用于生产线上布匹疵点的检测
布匹缺陷检测为背景介绍了整个线阵 CCD 相机的工作原理和。并根据检测需求和性能指标完成了线阵 CCD 图像传感器、业相机镜头、高速图像传输接口的选型设计。CCD 相机需求分析匹在生产线上通常做连续匀速运动，基于很长的横向视野，因机比较合适。线阵相机采用对被测对象逐行连续扫描，将每次来的方式来获取图像，此时需要被测物体和线阵相机具有匀速市面上的线阵相机根据图像传感器的不同，分为线阵 CCD 相机6]。CCD 成像质量高，传输失真少，噪声低，而 CMOS 整合度高成像质量不如 CCD 好。根据布匹疵点检测的需求分析，图像采像需要具有很高的分辨率和质量，因此采用线阵 CCD 相机。阵 CCD 相机主要完成布匹图像的采集，将采集到的高速、高分数字图像传输接口传输到上位机进行进一步的疵点检测[18]。上所述，整个线阵 CCD 相机工作原理如下图所示：
图 2.2 纬纱带入 图 2.3 回丝织入纬纱带入错误!未找到引用源。[19][21]：指的是纺纱的过程中，由于某些特殊情况导纱的上层覆盖了部分的纬纱，导致布匹图形异常的情况。回丝织入：指的是飞花回丝等杂物和废物由于没有及时清理，在织物过着经纱和纬纱被误织入的情况，布匹表现是存在一片印痕加深的区域。图 2.4 经纱斑点 图 2.5 断经经纱斑点：由于某种纺织物质过量而导致的变形和局部累积，这些物质纺线、废物以及飘头纱等。断经[22][23]：主要由于纺织机械的局部产生不均匀用力，导致经纱发生
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的HDMI视频流图像处理的系统设计[J]. 潘磊,葛中芹,庄建军,张志俭. 实验室研究与探索. 2015(10)
[2]基于FPGA的线阵CCD实时图像采集系统[J]. 章金敏,张菁,陈梦苇. 微型机与应用. 2015(13)
[3]脱绒棉种色选机双CCD检测系统设计与仿真分析[J]. 余淑华,刘艳丽,王世璞,杜鸿运. 农业机械学报. 2015(09)
[4]微型光谱仪的CCD数据采集系统设计（英文）[J]. 张宁,刘宇龙,吴嘉辉,徐熙平. 红外与激光工程. 2015(01)
[5]基于线阵相机的纸病在线检测系统的设计[J]. 何平,曹胜梅,李岐,华楠. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]基于Windows 7系统的GigE工业相机网络接口程序设计[J]. 郑修勇,古乐野. 计算机应用. 2014(S1)
[7]基于虚拟立体靶标的线阵相机标定与分析[J]. 王子辰,戴明,李刚,汪永阳,宋悦铭,高玉军. 红外与激光工程. 2014(03)
[8]高精度双线阵CCD非接触直径测量系统[J]. 于之靖,刘月林,诸葛晶昌. 传感器与微系统. 2014(01)
[9]FPGA实现高速实时多端口图像处理系统的研究[J]. 樊博,王延杰,孙宏海,陈怀章,何舒文. 液晶与显示. 2013(04)
[10]基于OpenCV与USB工业相机零件检测系统的图像处理研究[J]. 黄振峰,陈海平,邓培,张鑫星. 现代电子技术. 2012(18)
硕士论文
[1]基于ARM和嵌入式Linux系统的多功能工业相机的设计和实现[D]. 陈洋.重庆邮电大学 2016
[2]嵌入式高清工业相机研究与实现[D]. 蔡金.浙江大学 2013
本文编号：3351936
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