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視覺表面缺陷檢測硬件平臺

       機器視覺表面缺陷檢測,特別是實時檢測,圖像采集的數據量大,所以如何提高圖像處理速度顯得十分重要。提高圖像處理速度主要有兩種手段,一是改善和優化圖像處理算法,算法既要簡單快速,又要兼顧實際效果;二是改善和優化實現算法的手段。目前,實時圖像處理采集方案主要為下面幾個方面。

       1) 通用計算機網絡并行處理。這種處理結構采用“多客戶機+服務器”的方式,一個圖像傳感器對應一臺客戶機,服務器實現信息的合成,圖像處理的大部分工作由軟件來完成。該結構雖然比較龐大,但升級維護方便、實時性較好。

       2) 數字信號處理器(DSP)。DSP是一種獨特的微處理器,是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是將接收到的模擬信號轉換為“0”或“1”的數字信號,再對數字信號進行修改、刪除和強化,并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式,其實時運行速度遠遠超過通用微處理器。但是,DSP的體系仍是串行指令執行系統,而且只是對某些固定的運算進行硬件優化,故不能滿足眾多的算法要求。

       3) 專用集成電路(ASIC)。ASIC是針對于某一固定算法或應用而專門設計的硬件芯片,有很強的實時性。但在實際應用中存在開發周期相對較長、成本高、適應性和靈活性差等缺點。

       4) 現場可編程門陣列(FPGA)。FPGA由多個可編程的基本邏輯單元組成的一個2維矩陣,邏輯單元之間以及邏輯單元與I/O單元之間通過可編程連線進行連接。FPGA能在設計上具有很強的靈活性,集成度、工作速度也在不斷提高,可實現的功能也越來越強;同時其開發周期短,系統易于維護和擴展,能夠大大地提高圖像數據的處理速度。

實時圖像處理系統中,底層的信號數據量大,對處理速度的要求高,但運算結構相對比較簡單,適合采用FPGA以硬件方式來實現;高層處理算法的特點是處理的數據量相對較少,但算法和控制結構復雜,可使用DSP來實現。所以,可以把二者的優點結合在一起以兼顧實時性和靈活性。

       USB、串口、并口是計算機和外設進行通訊的常用接口,但對于數據量大的圖像來說,串行RS-232協議難于達到圖像采集實時性要求。USB口即使能滿足所需速度,但要求外設必須支持USB協議,而USB協議與常用工程軟件的接口還不普及。IEEE-1394接口具有廉價,速度快,支持熱拔插,數據傳輸速率可擴展,標準開放等特點,在眾多領域得到了廣泛的應用。但隨著數字圖像采集速度的提高、數據量的增大,原有的標準漸難以滿足需求。為了簡化數據的連接,實現高速、高精度、靈活、簡單的連接,在National Semiconductor公司等多家相機制造商共同制定推出了Camera Link標準。             Camera Link是專門為數字攝像機的數據傳輸提出的接口標準,專為數字相機制定的一種圖像數據、視頻數據控制信號及相機控制信號傳輸的總線接口,其最主要特點是采用了低壓差分信號(LVDS)技術,使攝像機的數據傳輸速率大大提高。



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點擊次數:18更新時間:2021-06-09
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