CN102547125A

CN102547125A - 一种图像采集抖动消除装置及其方法

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Publication number: CN102547125A
Application number: CN2012100137185A
Authority: CN
Inventors: 周佳; 杨艺; 邓宋寿; 乔英哲; 华旭东; 赵严
Original assignee: Beijing Lingyun Guangshi Digital Image Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Lingyun Guangshi Digital Image Technology Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种图像采集抖动消除装置，包括：位移检测传感单元，用于检测，输出信号；防抖同步单元，用于计数，以进行防抖控制；图像获取单元，用于接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集；所述的位移检测传感单元连接防抖同步单元，所述的防抖同步单元连接图像获取单元。其方法包括线阵相机进行逐行扫描；位移检测传感单元检测输出A、B、Z三相信号；防抖同步单元控制位移检测传感单元的输出信号；图像获取单元接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集。本发明的优点是：解决了停机采集图像错乱的缺点和问题，使检测平台在停机和刚刚开启的状态下，可以正常采集图像，做到不漏检，提高了检测系统的应用范围，同时增强了系统的稳定性。

Description

一种图像采集抖动消除装置及其方法

技术领域

本发明属于图像信号去抖动处理技术领域，特别地涉及一种图像采集抖动消除装置及其方法。

背景技术

目前，检测系统对采集图像有严格要求，由于检测平台在停机或者刚刚开启的状态下，张力往往控制不稳定，故在机台抖动的情况下，常常会出现采集的图像错乱，不正常的现象。另外，在刚刚开启的状态下，检测系统不能正常工作，常常放弃采集图像，对这段产品的质量不能进行把关。

使用图像拍摄设备拍摄照片时，按下快门按钮可能导致相机抖动。而且，在图像拍摄设备的制造过程中，把光学装置和图像拍摄装置安装在彼此相对移位的位置上可能会导致光学装置的偏心。这样的相机抖动和光学装置的偏心致使图像形成位置的位移，导致拍摄所形成图像的位移。出现上述情况的主要原因在于在停机的状态下产生了抖动脉冲，造成采集卡错误采集图像，出现彩条或者其他不正常图像。

为了防止由于抖动引起图像失真，现有技术采用移动摄像机的成像镜头，使其对手持摄像的移动不稳定进行补偿，其要求保留一个余量较大的面积以扩大像素面，而且还要求一个与摄像机运动量相应的适当的运动区域，这种技术方案的缺点是每一个镜头都需要有相应的运动校正装置。

另外，现有技术也出现了图像防止抖动的系统，其一般包括两大类：光学防抖和电子防抖，光学防抖是通过镜头内置的仪器感应相机的抖动，通过调整镜头内透镜的位置而达到防抖效果，电子防抖是通过电子手段来对图像进行处理，以减轻抖动对成像的影响。

日本专利申请No.2002-247444公开了一种图像处理器和记录图像处理程序的记录介质，所述的图像处理器用于校正图像拍摄装置所拍摄图像的相机抖动，结构包括：连续图像拍摄单元，其以指定时间间隔连续拍摄对象并获得多个图像；相机抖动检测单元，其根据连续图像拍摄的定时来检测关于图像拍摄装置的相机抖动的相机抖动信息；以及相机抖动校正单元，其基于与相机抖动检测单元检测的每一幅图像对应的相机抖动信息和连续图像拍摄单元拍摄的多幅图像来校正所述的多幅图像之一的相机抖动。其显著的缺点是：技术方案的实现比较复杂，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像采集抖动消除装置及其方法，其可以解决停机采集图像错乱的缺点和问题，使检测平台在停机和刚刚开启的状态下，可以正常采集图像，做到不漏检，另外，简单可行，成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种图像采集抖动消除装置，其特征在于，包括：位移检测传感单元，用于检测，输出信号；防抖同步单元，用于计数，以进行防抖控制；图像获取单元，用于接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集；所述的位移检测传感单元连接防抖同步单元，所述的防抖同步单元连接图像获取单元。

所述的位移检测传感单元为光电编码器。

所述的防抖同步单元包括：输入模块，所述的输入模块连接由单片机控制CPLD构成的控制模块，所述的控制模块连接输出模块。

所述的图像获取单元包括：图像采集卡，所述的图像采集卡与所述的输出模块连接。

进一步包括：图像处理单元，所述的图像处理单元连接所述的图像获取单元。

一种图像采集抖动消除方法，其特征在于，包括如下步骤：a. 线阵相机进行逐行扫描；b. 位移检测传感单元检测输出A、B、Z三相信号；c. 防抖同步单元控制位移检测传感单元的输出信号，当抖动状态时不输出信号，当正常状态时输出信号；d. 图像获取单元接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集。

所述的位移检测传感单元为光电编码器。

所述的步骤c包括：根据A相信号相对于B相信号的超前或滞后，以相应地做出加计数或者减计数的操作。

所述的操作为：在光电编码器停止动作时，通过CPLD对光电编码器的计数值C1进行瞬时存储，在抖动状态下，反转计数值为C2，正转计数值为C3；

当C1<C1-C2+C3，不输出信号；

当C1>C1-C2+C3时，输出信号。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

第一，通过采用防抖同步单元来实现图像采集的防抖，CPLD和单片机对光电编码器的A、B、O相计数。在机器正转时进行正计数，输出编码器信号，停机后，记录计数值，如果反转则减计数，再正转后到达停机记录的计数值后，正常输出。

第二，防抖同步卡主要包括输入模块，控制模块和输出模块，输入模块采用光电编码器输入A、B、O相，控制模块采用单片机和CPLD控制，单独控制可任选其一，输出模块采用与图像获取单元的图像采集卡接口的26针和40针对接插口，方便快捷。

第三，本发明的方法首先采用线阵相机进行逐行扫描；，然后，位移检测传感单元检测输出A、B、Z三相信号；接着，防抖同步单元控制位移检测传感单元的输出信号，当抖动状态时不输出信号，当正常状态时输出信号；最后，图像获取单元接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集。一方面，解决了停机采集图像错乱的缺点和问题，使检测平台在停机和刚刚开启的状态下，可以正常采集图像，做到不漏检，另一方面，填补了检测系统刚刚开机不能工作的空白，提高了检测系统的应用范围，同时增强了系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的图像采集抖动消除装置的结构示意图；

图2为图1所示装置的另一种实施例结构示意图；

图3为图1所示装置的防抖同步单元的功能模块示意图；

图4为图像获取单元的实施例结构示意图；

图5为本发明的图像采集抖动消除装置的又一种实施例结构示意图；

图6为本发明的图像采集抖动消除方法的流程图；

图7为本发明的防抖同步单元的一种具体实施例的结构模块示意图；

图8是本发明的CPLD的一种实施例的芯片示意图。

具体实施方式

图1为本发明的图像采集抖动消除装置的结构示意图，如图所示，其包括：位移检测传感单元101，用于检测，输出信号；防抖同步单元201，用于计数，以进行防抖控制；图像获取单元301，用于接收防抖同步单元201输出的信号，同时对图像进行采集；所述的位移检测传感单元101连接防抖同步单元201，所述的防抖同步单元201连接图像获取单元301。

图2为图1所示装置的另一种实施例结构示意图，如图所示，其包括：光电编码器103，用于检测，输出信号；防抖同步单元201，用于计数，以进行防抖控制；图像获取单元301，用于接收防抖同步单元201输出的信号，同时对图像进行采集；所述的光电编码器103连接防抖同步单元201，所述的防抖同步单元201连接图像获取单元301。

图3为图1所示装置的防抖同步单元的功能模块示意图，如图所示，其包括：输入模块2011，所述的输入模块2011连接由单片机控制CPLD构成的控制模块2013，所述的控制模块2013连接输出模块2015。

图4为图像获取单元的实施例结构示意图，如图所示，其包括：图像采集卡3011，所述的图像采集卡3011与所述的输出模块2015连接。

图5为本发明的图像采集抖动消除装置的又一种实施例结构示意图，如图所示，其包括：光电编码器103，用于检测，输出信号；防抖同步单元201，用于计数，以进行防抖控制；图像获取单元301，用于接收防抖同步单元201输出的信号，同时对图像进行采集；所述的光电编码器103连接防抖同步单元201，所述的防抖同步单元201连接图像获取单元301，图像处理单元901，所述的图像处理单元901连接所述的图像获取单元301。

图6为本发明的图像采集抖动消除方法的流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：步骤S001，线阵相机进行逐行扫描；步骤S101，位移检测传感单元检测输出A、B、Z三相信号；步骤S201，防抖同步单元控制位移检测传感单元的输出信号，当抖动状态时不输出信号，当正常状态时输出信号；步骤S301，图像获取单元接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集。

所述的位移检测传感单元为光电编码器。所述的防抖同步单元包括：输入模块，所述的输入模块连接由单片机控制CPLD构成的控制模块，所述的控制模块连接输出模块。

所述的步骤S201包括：根据A相信号相对于B相信号的超前或滞后，以相应地做出加计数或者减计数的操作。

当C1<C1-C2+C3，不输出信号；

当C1>C1-C2+C3时，输出信号。

本发明的方法利用CPLD和单片机自身的计数器进行计数，正转加，反转减，通过计数规则：通过CPLD和单片机对编码器A、B、O相的计数。在机器正转时进行正计数，输出编码器信号，停机后记录计数值，如果反转则减计数，再正转后到达停机记录的计数值后，正常输出。

以下，结合实施方式对本发明作具体说明。

检测平台系统大多采用线阵相机，在工业视觉系统中，分辨率是一项重要指标。不同的工业应用环境、被测物体的大小和精度差别对工业视觉系统的采样分辨率都有不同的要求，因此所选择的数字相机必须保证获取图像的分辨率足以表征被测物的最小缺陷尺寸。

线阵CCD在连续扫描在线测量中的应用非常有优势。线扫描相机又可分为隔行扫描和逐行扫描。当目标物体处于高速运动状态时，为避免图像边缘模糊的现象，应采用逐行扫描相机。具体的实施例中，可以采用SP-14线阵相机,支持512、1024、2048和4096像素分辨率，单位像素大小为14um×14um，CCD传感器由栅控光电二极管成单列排列，栅极控制曝光时间。

线阵相机是通过被摄物体的移动，利用单行像素的图像传感器（一维）来建立二维图像。相对于面阵图像的获取，线阵图像在获取高分辨率的图像时成本低、动态范围大、光敏感度高，而且允许被扫描物体有较高的移动速度。

本发明的图像采集卡是控制相机拍照、完成图像采集与数字化、协调整个系统的重要设备。其通常包括：图像信号的接收与A/D转换模块，用于图像信号的放大与数字化。

相机控制输入输出接口，用于协调相机进行同步或实现异步重置拍照、定时拍照等。

总线接口，用于通过计算机内部总线高速输出数字数据，一般采用PCI接口，传输速率可高达130Mb／S，能胜任高精度图像的实时传输，且占用较少的CPU时间。

显示模块，用于高质量的图像实时显示，以及通讯接口。

本发明例如可以采用PC-DIG，其有４个时钟输入信号：像素时钟PCLK，线有效信号LEN和帧有效信号FEN，以及多目标信号MULTI。PCLK是数据和控制信号的触发时钟，与相机的时钟输出信号相连。FIFO是相机时钟与采集卡内部时钟的同步器。

PC-DIG有２组独立的外部触发信号Trigger0和Trigger1，每组信号又各有３种不同的输入模式：差分、TTL和光耦合。外部触发信号可以直接触发图像的获取操作。

在线阵相机应用中，触发输入可直接输入光电编码器信号或其它时钟信号,本发明的线阵相机通过一个MDR36F接头接受来自图像采集卡的控制信号.

图7为本发明的防抖同步单元的一种具体实施例的结构模块示意图，如图所示，本发明的单片机控制CPLD（复杂的可编程逻辑器件）构成的控制模块适合计算机总线控制、地址译码、复杂状态机、定时，计数器、存储控制器、DMA控制器、CACHE控制器、图形控制器、数据压缩编码等I/O密集型应用。单独控制可任选单片机和CPLD控制其一，输出模块采用与图像采集卡接口的26针和40针对接插口，方便快捷。

供电采用5V/12V可切换供电，通过一个跳线即可实现。计算机主板电源线接口，即插即用，另外丰富的扩展功能，CPLD和单片机之间可应用I/O进行数据传递，另外电源指示灯可以监控当前的状态，方便用户使用判断故障，此外可通过扩展的串口与计算机进行通讯。另外DB15的级联功能可以满足多块卡同时操作和使用。

参照图8，本发明的CPLD例如可以采用型号XC2C64A-7VQ44I。

另外，也可以采用Lattice公司生产的ispMACH，它采用先进的ISP（系统内编程）技术,使器件无需拆卸即可在系统内重新配置逻辑功能。单片机采用89C51，利用EDA软件对CPLD器件进行系统内编程。

ispMACH4000V系列拥有从32至512个宏单元的6种逻辑密度选择，以及不同的高级封装和I/O选择。该系列的I/O数目范围是从30到208。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种图像采集抖动消除装置，其特征在于，包括：

位移检测传感单元，用于检测，输出信号；

防抖同步单元，用于计数，以进行防抖控制；

图像获取单元，用于接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集；

所述的位移检测传感单元连接防抖同步单元，所述的防抖同步单元连接图像获取单元。

2.如权利要求1所述的图像采集抖动消除装置，其特征在于：所述的位移检测传感单元为光电编码器。

3.如权利要求2所述的图像采集抖动消除装置，其特征在于，所述的防抖同步单元包括：输入模块，所述的输入模块连接由单片机控制CPLD构成的控制模块，所述的控制模块连接输出模块。

4.如权利要求3所述的图像采集抖动消除装置，其特征在于，所述的图像获取单元包括：图像采集卡，所述的图像采集卡与所述的输出模块连接。

5.如权利要求4所述的图像采集抖动消除装置，其特征在于，进一步包括：图像处理单元，所述的图像处理单元连接所述的图像获取单元。

6.一种图像采集抖动消除方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 线阵相机进行逐行扫描；

b. 位移检测传感单元检测输出A、B、Z三相信号；

c. 防抖同步单元控制位移检测传感单元的输出信号，当抖动状态时不输出信号，当正常状态时输出信号；

d. 图像获取单元接收防抖同步单元输出的信号，同时对图像进行采集。

7.如权利要求6所述的图像采集抖动消除方法，其特征在于：所述的位移检测传感单元为光电编码器。

8.如权利要求7所述的图像采集抖动消除装置，其特征在于，所述的防抖同步单元包括：输入模块，所述的输入模块连接由单片机控制CPLD构成的控制模块，所述的控制模块连接输出模块。

9.如权利要求8所述的图像采集抖动消除方法，其特征在于，所述的步骤c包括：根据A相信号相对于B相信号的超前或滞后，以相应地做出加计数或者减计数的操作。

10.如权利要求9所述的图像采集抖动消除方法，其特征在于，所述的操作为：

在光电编码器停止动作时，通过CPLD对光电编码器的计数值C1进行瞬时存储，在抖动状态下，反转计数值为C2，正转计数值为C3；

当C1<C1-C2+C3，不输出信号；

当C1>C1-C2+C3时，输出信号。