基于DSP与FPGA的织物表面缺陷检测系统研究

发布时间：2017-05-18 13:16

  本文关键词：基于DSP与FPGA的织物表面缺陷检测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：缺陷自动检测是纺织品质量在线检测领域的一个研究热点。人工检测这一传统方法不仅效率低,且误检、错检率高。近年来,数字信号处理技术与图像处理技术发展迅速,极大带动了纺织设备的智能化、信息化研究。本文根据纺织行业的实际需求,重点研究了织物表面缺陷检测系统中所需的关键技术与算法。本文针对织物表面缺陷检测过程中出现的检测精度低、实时性实现困难的问题,构建了一种以DSP为主处理器、FPGA为协处理器的检测系统。该系统主要包括图像采集、FPGA、图像处理、数据存储、外围电路等五个模块,能够充分利用数字信号处理器的高速运算能力,有效提高系统的检测速度。织物表面缺陷的检测算法是其质量控制环节的关键。针对纺织品的不同纹理特性,本文分别采用了自适应阈值分割法、迭代法、双峰法、最大类间方差法四种方法对其进行检测。迭代法能够实现图像中目标与背景主要部分的分离,但细节部分处理效果不明显;双峰法仅适用于灰度直方图明显服从双峰分布的织物图像;最大类间方差法检测具有复杂纹理表面的织物效果不佳。本文提出的基于自适应阈值分割的疵点检测算法,通过增强织物图像灰度直方图波谷对应阈值的检测概率,有效提高了疵点图像的分割准确性。最后,在所建硬件系统平台上利用该算法进行了棉坯布疵点检测实验,疵点检出率达到93.6%。结果表明,本系统可自动实时检测织物疵点,且检出效率高。本文将专用的图像处理器引入纺织行业,为实现纺织品工业现场的实时性检测问题提出了一种解决方法。并且该检测系统应用性广泛,扩展性大,可继续开发,使其能应用于其他纺织品质量检测机械上,实现织物质量的实时检测。
【关键词】：织物图像 疵点 自适应阈值 分割 实时检测
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS107
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 选题背景与研究意义9-11
• 1.2 织物缺陷自动检测系统国内外现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 论文主要工作与内容安排12-14
• 2 织物表面缺陷检测系统的设计方案14-20
• 2.1 检测系统功能指标14
• 2.2 检测系统整体方案设计14-18
• 2.2.1 光源选择及照明方案设计14-16
• 2.2.2 相机选型16-17
• 2.2.3 图像处理模块设计17-18
• 2.3 本章小结18-20
• 3 织物表面缺陷检测硬件系统设计20-33
• 3.1 图像采集模块20-21
• 3.2 FPGA逻辑控制模块接口设计21-23
• 3.2.1 EP1C6Q240I6概述22
• 3.2.2 FIFO缓冲模块22-23
• 3.3 图像处理模块23-24
• 3.4 数据存储模块24-26
• 3.4.1 外部扩展数据存储器接口设计24-25
• 3.4.2 外部程序存储器接口设计25-26
• 3.5 外围电路模块26-30
• 3.5.1 电源模块26-27
• 3.5.2 复位模块27-28
• 3.5.3 串口通信模块28-29
• 3.5.4 JTAG接口模块29
• 3.5.5 视频显示模块29-30
• 3.6 硬件系统的PCB板设计30-31
• 3.6.1 PCB多层板的叠层设计30-31
• 3.6.2 PCB板间布局与布线31
• 3.7 本章总结31-33
• 4 织物表面缺陷检测算法设计33-38
• 4.1 基于迭代法的织物表面缺陷检测算法33-34
• 4.2 基于双峰法的织物表面缺陷检测算法34
• 4.3 基于最大类间方差法的织物表面缺陷检测算法34-35
• 4.4 自适应阈值分割算法设计35-36
• 4.5 本章小结36-38
• 5 织物表面缺陷检测系统软件实现及试验结果与分析38-44
• 5.1 CCS软件集成开发环境介绍38-39
• 5.2 提出算法的软件实现39-41
• 5.3 试验结果与分析41-43
• 5.4 本章小结43-44
• 6 总结与展望44-46
• 6.1 课题工作总结44-45
• 6.2 课题后续工作展望45-46
• 参考文献46-49
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文及参加科研项目49-50
• 致谢50-51

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本文编号：376182