CN104378543A - 过采样图像同步采集抑制丢帧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器视觉技术领域，尤其涉及一种带材表面质量检测方法。一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存；第二，通过编码器实时获取当前带材运行速度的信号量；第三，由第二步得到的一维速度脉冲数组与第一步得到的图像行号构成的数组进行逻辑与操作，形成最终抽样所需要的结果图像行号数组，按照结果图像行号数组中的图像行号从内存图像中提取出对应的行，构成一幅新的图像；该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。本发明是对带材进行过采样，预留足够多的冗余信息，最后通过速度同步信号将冗余信息进行处理，最终得到带材无冗余无丢帧图像。

Description

过采样图像同步采集抑制丢帧方法

技术领域

    本发明涉及一种机器视觉技术领域，尤其涉及一种带材表面质量检测方法。

背景技术

在基于机器视觉的带材表面质量检测系统中, 实时图像的采集实现是由光电编码器、线阵CCD 相机、图像采集卡、计算机等部件共同完成的。在系统设计过程中, 通常可根据被检测的对象宽度来采用1台或多台线阵CCD 相机来完成图像采集。因此除了需要具有足够高数据率的图像采集卡用来同时连接多台CCD 相机并同时接收多台相机的数据输出之外, 还应该使每一台相机均输出具有相同时序的像素时钟, 即对多台CCD 相机间必须进行同步。

CCD 工作需要具有满足严格的时序要求的驱动脉冲的支持。对于线阵CCD 相机, 其影响同步的主要控制信号为EXSYNC( 控制帧读出) 、MCLK( 控制操作频率) , 输出时钟信号为LVAL。相机通过发送LVAL 时钟信号可使图像采集卡与相机的数据输出同步。单台CCD 相机一般采用内部晶振提供时钟及产生时序信号。但当多台CCD 相机同步工作时，必须通过外部振荡源提供MCLK 信号。但需要注意的是: 使用外部MCLK 信号可能会带来更多的噪声。为了使多台CCD 相机的视频输入信号垂直同步以避免变换相机输出时出现的图像失真，除了利用同一个外同步信号发生器产生的同步信号驱动多台相机，还可利用某一相机的数据时钟信号去同步其它相机。在常规机器视觉系统中, 多相机的采集同步是通过利用一个外同步信号发生器产生的同步信号实现的，采用光电编码器发出的脉冲信号作为多台相机的线采集同步信号。

在带钢生产线正常生产状态下，由于干扰信号的存在，导致相机经常出现掉帧的现象，如图1所示，图像采集系统在图像采集中突然会无规则出现一条或几条区别于背景的全宽范围的异常直线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，该方法是对带材进行过采样，预留足够多的冗余信息，最后通过速度同步信号将冗余信息进行处理，最终得到带材无冗余无丢帧图像。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：                                               ，式中：带材运行速度，图像所需纵向分辨率，并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率；

第二，通过编码器实时获取当前带材运行速度的信号量，该信号量的频率与线阵CCD设定的扫描频率一致，将信号量的信号高电平置1，低电平置0，构成一个由0，1组成的一维速度脉冲数组；

第三，由第二步得到的一维速度脉冲数组与第一步得到的图像行号构成的数组进行逻辑与操作，形成最终抽样所需要的结果图像行号数组，按照结果图像行号数组中的图像行号从内存图像中提取出对应的行，构成一幅新的图像；该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。

第四，当所述信号量出现连续至少N个高电平后，在图像数组对应时间行号上，设定开始标志；当信号量出现连续至少M个低电平后，启动结束图像抽取工作，并停止图像采集。

另一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：，式中：带材运行速度，图像所需纵向分辨率，并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率；

第二，设定图像采集的每帧图像高度为一固定值F，当采集满该固定值后，发出标志信息，通知读取高速计数卡当前脉冲数，该高速计数卡是对带材运行速度进行计数的；

第三，采集满一帧图像时间是固定的，即 t = F/K ，在一帧图像时间内获取的脉冲数为，最高运行速度下获取一帧图像脉冲为， = t*K1，表示在带材以最高速度运行时，采集一幅图像时间内的计数器获得的脉冲个数，计算当前脉冲数和最高运行速度的脉冲比N，，取N的整数，作为待抽取的图像行数基数；新图的第一行为存入内存中的图像采集原图的第N行，以后每隔N行抽取图像采集原图一行，将抽取的行数构成一幅新的图像，该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。

本发明通过设定线阵CCD以最高扫描频率对带材进行扫描，将采集到的图像数据存贮在一块图像采集内存中，同时，带材实时速度被同步采集到一块板卡中，板卡将采集到的图像数据行与速度脉冲进行匹配，该速度脉冲包括了由编码器直接获取的带材速度的脉冲数组，或从高速计数卡获得的带材速度的脉冲数，从而提取出有效的带材扫描数据。本发明的特点是对带材进行过采样，预留足够多的冗余信息，最后通过速度同步信号将冗余信息进行处理，最终得到带材无冗余无丢帧图像。

本发明的技术方案抑制了图像采集中的丢帧现象，减少了因错误图像的输入导致对缺陷进行错判乃至对带材（如带钢）总体质量的误判等现象，为后续图像处理提供了良好的数据源。

附图说明

图1为有掉帧现象图像，图中出现的一直线为异常现象；

图2为本发明过采样图像同步采集抑制丢帧方法示意图；

图3为本发明的流程示意图；

图4为本发明的另一种图像抽取方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2、图3，一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：，式中：带材运行速度（已知），图像所需纵向分辨率（已知），并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率（已知）；该存入内存图像编有行号，是一种过采样图像。

第二，通过光电编码器实时获取当前带材运行速度的信号量，该信号量的频率与线阵CCD设定的扫描频率一致，将信号量的信号高电平置1，低电平置0，构成一个由0，1组成的一维速度脉冲数组，该数组被存入至图像采集系统的板卡内；该速度脉冲直接反映了带钢的实际运动速度。带材运行速度的信号量可以通过光电编码器获得，也可以通过其它设备获得。

第三，由第二步得到的一维速度脉冲数组与第一步得到的图像行号构成的数组进行逻辑与操作，形成最终抽样所需要的结果图像行号数组，按照结果图像行号数组中的图像行号从内存图像中提取出对应的行，构成一幅新的图像；该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像，也是为从原先过采样获得的图像中重新组织后的图像。

第四，当所述信号量出现连续至少N个高电平后，在图像数组对应时间行号上，设定开始标志；当信号量出现连续至少M个低电平后，启动结束图像抽取工作，并停止图像采集。

本发明的关键硬件为一种高速图像及速度信号采集及处理板卡，该板卡将相机采集到的图像自动标记行号，且实时将速度信号转换成0，1数组，在1的数量达到设定的图像行数后，启动图像数据抽取工作，并将数据传递给计算机内存。

实施例1，设定带材最大运行速度为，所选用相机最高扫描行频为，系统纵向分辨率为，则所需线阵CCD扫描频率为，，满足需求。高速信号处理卡将采集到的带材速度信号倍频到16000，即以同样的频率采集带材速度。由于带材运行速度关系，必然出现非周期性不等间距的高低电平出现，将速度脉冲电平信号存入数组，将该数组和图像行号构成的数组进行实时与操作，将对应于高电平的行号图像数据取出，构成无丢帧现象的结果图像。

参见图4，一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法的另一种图像抽取方法：

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：，式中：带材运行速度（已知），图像所需纵向分辨率（已知），并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率（已知）；该存入内存图像编有行号，是一种过采样图像。

第二，设定图像采集的每帧图像高度为一固定值F，当采集满该固定值后，发出标志信息，通知读取高速计数卡当前脉冲数，该高速计数卡是对带材运行速度进行计数的。

第三，采集满一帧图像时间是固定的，即 t = F/K ，在一帧图像时间内获取的脉冲数为，最高运行速度下获取一帧图像脉冲为， = t*K1，表示在带材以最高速度运行时，采集一幅图像时间内的计数器获得的脉冲个数；计算当前脉冲数和最高运行速度的脉冲比N，，取N的整数，作为待抽取的图像行数基数；新图的第一行为存入内存中的图像采集原图的第N行，以后每隔N行抽取图像采集原图一行，将抽取的行数构成一幅新的图像，该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。

实施例2，设定带材最大运行速度为，所选用相机最高扫描行频为，系统纵向分辨率为，则所需线阵CCD扫描频率为，，满足需求。设定每幅图像高度为500行，则采集一副图像需要时间为。当每采集满500行后，产生一个软件中断，通知读取当前时间内采集到的脉冲数，设。最高速度脉冲，表示在带材以最高速度=480m/min运行时，采集一幅图像时间内的计数器获得的脉冲个数，计算当前脉冲数和最高运行速度的脉冲比，将脉冲比取整后，用于抽取图像数据形成新的图像，即每2行抽取一行构成无丢帧现象的结果图像。

本发明所涉及到的结果图像，均为从原先相机按照自身最高行频采集到的图像中按照本发明所示方法提取后重新组织的图像，该图像与常规采用外触发方式采集的带材（如带钢）图像效果一致。

以上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，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，其特征是：

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：                                               ，式中：带材运行速度，图像所需纵向分辨率，并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率；

第二，通过编码器实时获取当前带材运行速度的信号量，该信号量的频率与线阵CCD设定的扫描频率一致，将信号量的信号高电平置1，低电平置0，构成一个由0，1组成的一维速度脉冲数组；

第三，由第二步得到的一维速度脉冲数组与第一步得到的图像行号构成的数组进行逻辑与操作，形成最终抽样所需要的结果图像行号数组，按照结果图像行号数组中的图像行号从内存图像中提取出对应的行，构成一幅新的图像；该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。

2.根据权利要求1所述的过采样图像同步采集抑制丢帧方法，其特征是：第四，当所述信号量出现连续至少N个高电平后，在图像数组对应时间行号上，设定开始标志；当信号量出现连续至少M个低电平后，启动结束图像抽取工作，并停止图像采集。

3.一种过采样图像同步采集抑制丢帧方法，其特征是：

第一，将线阵CCD相机按照设定的行频对带材进行扫描并存入内存，该设定行频K1取值为：，式中：带材运行速度，图像所需纵向分辨率，并且：设定行频K1必须满足条件，相机标称的最高扫描频率；

第二，设定图像采集的每帧图像高度为一固定值F，当采集满该固定值后，发出标志信息，通知读取高速计数卡当前脉冲数，该高速计数卡是对带材运行速度进行计数的；

第三，采集满一帧图像时间是固定的，即t = F/K ，在一帧图像时间内获取的脉冲数为，最高运行速度下获取一帧图像脉冲为， = t*K1，表示在带材以最高速度运行时，采集一幅图像时间内的计数器获得的脉冲个数，计算当前脉冲数和最高运行速度的脉冲比N，，取N的整数，作为待抽取的图像行数基数；新图的第一行为存入内存中的图像采集原图的第N行，以后每隔N行抽取图像采集原图一行，将抽取的行数构成一幅新的图像，该新图像即为与带材速度保持同步且无丢帧现象的结果图像。