CN109102540A - 基于fpga的标记面积块下限分离分道方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法，包括以下步骤：设定起始像素和结束像素，使其与滑槽的宽度相对应；将中间变量、起始像素、结束像素和设定的连通面积块下限值发送至FPGA；设定通道标号寄存器进行保存；设定比较器的输入为cal_temp和0，如果相等，则当前像素在第1个通道，对下限通道寄存器进行清零；设定比较器的输入为当前像素和0，如果大于0则将当前像素对应的连通面积块标记值保存；设定比较器组，和设定K个比较器；在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，将下限通道寄存器的值发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求通道置1，不满足置0。本发明精确有效地识别面积块并且做出相应操作，极大地降低了误识别或误操作的概率。

Description

基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法
技术领域
本发明属于工业机器视觉领域，涉及一种基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法。
背景技术
分选设备是工业上一种较为成熟的装置，将物料放入滑槽中均匀滑落，由线阵相机采集物料的图像数据，根据图像的特征不同，通过高速气阀喷气吹离来剔除物料。通过以图像连通域算法为基础的标记面积块面积计算方法，可以区分不同大小的标记面积块，最后通过高速气阀喷气吹离来剔除不需要的物料。但是由于线阵相机的拍摄范围和滑槽的宽度不尽相同，在这里，必须要求相机的拍摄宽度大于滑槽的宽度，才能完全识别所有的面积块。目前的通道划分方法，大多以DSP或CPU实现，难以达到极高的实时性，因此时常会有喷不中或漏喷的现象，所以，需要一种高速且精确的通道划分算法，判断标记面积块大小是否满足喷气吹离要求，并确定面积块所在的位置，来实现高速气阀对面积块的精确喷气吹离。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法，这种方法主要使用在分选设备上对面积块大小进行区分的功能中，主要包括：通过对比标记面积块和预设面积下限值的对比，确定是否需要对某个标记面积块进行喷气吹离；通过设定线阵图像的起始像素和结束像素，来确定高速气阀通道和图像像素的对应关系；通过记录同一连通面积块曾经出现过的通道，确保最后喷气吹离的通道在横轴方向可以完全覆盖整个面积块。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法，包括以下步骤：
设定起始像素PixStart和结束像素PixEnd，使其与滑槽的宽度相对应，通道对应的图像总像素数量odd＝PixEnd-PixStart+1，计算出中间变量channel_idrt＝2N*M/odd，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数；
将中间变量channel_idrt、起始像素PixStart、结束像素PixEnd和设定的连通面积块下限值AREA_min，全部发送至FPGA；
在FPGA中设定通道标号寄存器cal_temp，并且保存接收到的中间变量channel_idrt，起始像素PixStart、结束像素PixEnd，当前像素标号data_cnt和连通面积块下限值AREA_min，当前像素所在的通道标号为cal_temp＝((data_cnt-PixStart)*channel_idrt)>>N；
设定比较器的输入为cal_temp和0，如果相等，则表示此时当前像素在第1个通道，对下限通道寄存器channel_min进行清零；
在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，设定比较器的输入为当前像素clr_in和0，如果clr_in大于0，则将当前像素clr_in对应的连通面积块标记值保存在寄存器组channel_wl中；
设定比较器组，和设定K个比较器；
在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，将下限通道寄存器channel_min的值发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道置1，不满足喷气吹离要求的通道置0。
优选地，所述寄存器组channel_wl包含M个寄存器，每个寄存器保存的数据为对应通道的当前像素标记值。
优选地，所述设定比较器组具体包括：
设定比较器A的输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块下限值AREA_min；
设定比较器B的输入为当前像素clr_in和0；
设定比较器C的输入为寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据和0；
在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，如果当前连通面积块的面积sum_data_up大于连通面积块下限值AREA_min，且当前像素clr_in大于0，且当前通道cal_temp所对应的标记channel_wl[cal_temp]不为0，则当前面积块满足喷气吹离要求，则将M位下限通道寄存器channel_min的第cal_temp位设置为1。
优选地，所述设定K个比较器具体包括：每个比较器其中一端输入为连通面积块标记寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据，另一端输入分别为连通面积块标记值寄存器组channel_wl的第cal_temp-1，cal_temp-2…cal_temp-R,cal_temp+1，cal_temp+2…cal_temp+R个数据；如果某个比较器的两个输入数据相同，则说明当前连通面积块曾在这两个通道出现过，则将下限通道寄存器channel_min的这一位设置为1。
本发明的有益效果如下：
实现了一种基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法，通过硬件并行方式，每个像素的所有操作在一个时钟内完成，加快了标记面积块大小和位置的识别速度，可以精确有效地识别面积块并且做出相应操作，极大地降低了误识别或误操作的概率。
附图说明
图1为本发明实施例的基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例的基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法中S60的具体步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1，为本发明实施例的本发明的技术方案为基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S10，设定起始像素PixStart和结束像素PixEnd，使其与滑槽的宽度相对应，通道对应的图像总像素数量odd＝PixEnd-PixStart+1，计算出中间变量channel_idrt＝2N*M/odd，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数；
S20，将中间变量channel_idrt、起始像素PixStart、结束像素PixEnd和设定的连通面积块下限值AREA_min，全部发送至FPGA；
S30，在FPGA中设定通道标号寄存器cal_temp，并且保存接收到的中间变量channel_idrt，起始像素PixStart、结束像素PixEnd，当前像素标号data_cnt和连通面积块下限值AREA_min，当前像素所在的通道标号为cal_temp＝((data_cnt-PixStart)*channel_idrt)>>N；
S40，设定比较器的输入为cal_temp和0，如果相等，则表示此时当前像素在第1个通道，对下限通道寄存器channel_min进行清零；
S50，在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，设定比较器的输入为当前像素clr_in和0，如果clr_in大于0，则将当前像素clr_in对应的连通面积块标记值保存在寄存器组channel_wl中；
S60，设定比较器组，和设定K个比较器；
S70，在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，将下限通道寄存器channel_min的值发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道置1，不满足喷气吹离要求的通道置0。
在具体实施例中，寄存器组channel_wl包含M个寄存器，每个寄存器保存的数据为对应通道的当前像素标记值。
参见图2为S60中设定比较器组的具体步骤，包括：
S610，设定比较器A的输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块下限值AREA_min；
S620，设定比较器B的输入为当前像素clr_in和0；
S630，设定比较器C的输入为寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据和0；
S640，在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，如果当前连通面积块的面积sum_data_up大于连通面积块下限值AREA_min，且当前像素clr_in大于0，且当前通道cal_temp所对应的标记channel_wl[cal_temp]不为0，则当前面积块满足喷气吹离要求，则将M位下限通道寄存器channel_min的第cal_temp位设置为1。
S650，每个比较器其中一端输入为连通面积块标记寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据，另一端输入分别为连通面积块标记值寄存器组channel_wl的第cal_temp-1，cal_temp-2…cal_temp-R,cal_temp+1，cal_temp+2…cal_temp+R个数据；如果某个比较器的两个输入数据相同，则说明当前连通面积块曾在这两个通道出现过，则将下限通道寄存器channel_min的这一位设置为1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于FPGA的标记面积块下限分离分道方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定起始像素PixStart和结束像素PixEnd，使其与滑槽的宽度相对应，通道对应的图像总像素数量odd＝PixEnd-PixStart+1，计算出中间变量channel_idrt＝2N*M/odd，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数；
将中间变量channel_idrt、起始像素PixStart、结束像素PixEnd和设定的连通面积块下限值AREA_min，全部发送至FPGA；
在FPGA中设定通道标号寄存器cal_temp，并且保存接收到的中间变量channel_idrt，起始像素PixStart、结束像素PixEnd，当前像素标号data_cnt和连通面积块下限值AREA_min，当前像素所在的通道标号为cal_temp＝((data_cnt-PixStart)*channel_idrt)>>N；
设定比较器的输入为cal_temp和0，如果相等，则表示此时当前像素在第1个通道，对下限通道寄存器channel_min进行清零；
在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，设定比较器的输入为当前像素clr_in和0，如果clr_in大于0，则将当前像素clr_in对应的连通面积块标记值保存在寄存器组channel_wl中；
设定比较器组，和设定K个比较器；
在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，将下限通道寄存器channel_min的值发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道置1，不满足喷气吹离要求的通道置0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述寄存器组channel_wl包含M个寄存器，每个寄存器保存的数据为对应通道的当前像素标记值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定比较器组具体包括：
设定比较器A的输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块下限值AREA_min；
设定比较器B的输入为当前像素clr_in和0；
设定比较器C的输入为寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据和0；
在I+PixStart时钟和I+PixEnd时钟之间，如果当前连通面积块的面积sum_data_up大于连通面积块下限值AREA_min，且当前像素clr_in大于0，且当前通道cal_temp所对应的标记channel_wl[cal_temp]不为0，则当前面积块满足喷气吹离要求，则将M位下限通道寄存器channel_min的第cal_temp位设置为1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定K个比较器具体包括：每个比较器其中一端输入为连通面积块标记寄存器组channel_wl的第cal_temp个数据，另一端输入分别为连通面积块标记值寄存器组channel_wl的第cal_temp-1，cal_temp-2…cal_temp-R,cal_temp+1，cal_temp+2…cal_temp+R个数据；如果某个比较器的两个输入数据相同，则说明当前连通面积块曾在这两个通道出现过，则将下限通道寄存器channel_min的这一位设置为1。
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