CN109146953A - 基于fpga的标记面积块上限分离分道方法 - Google Patents

基于fpga的标记面积块上限分离分道方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于FPGA的标记面积块上限分离分道方法，包括以下步骤：设定起始像素和结束像素，使图像像素与滑槽宽度相对应；将起始像素、结束像素、设定的连通面积块下限值和上限值发送至FPGA；设定比较器组；设定k个寄存器，将上限通道值缓存k行后输出；根据连通域算法得到的面积块面积值来确定是否需要对这k个寄存器进行清零；在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，当前行通道值压入寄存器队列，k行之前的通道寄存器发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道为1，否则为0。本发明精确有效地识别某个预设范围内的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的标记面积块上限分离分道方法
技术领域
本发明属于工业机器视觉领域，涉及一种基于FPGA的标记面积块上限分离分道方法。
背景技术
分选设备是工业上一种较为常用的装置，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，可以较为容易地分辨出大于某一面积的面积块，但是由于面积是从小到大累计得到的，因此难以区分出小于某一面积的面积块。并且，由于线阵相机的拍摄范围和滑槽的宽度不尽相同，需要确定出整个滑槽和相机拍摄的像素之间的对应关系，才能完全识别所有的面积块。目前的面积块上限分离分道方法，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面积块上限分离分道算法，判断标记面积块大小是否小于某一面积值，并确定面积块所在的位置，来实现高速气阀对小于某个值的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的标记面积块上限分离分道方法，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：通过初始化线阵图像的起始像素和结束像素，来设定滑槽通道划分和图像像素的一一对应关系；通过标记面积块面积和预设面积下限值的对比，确定是否需要对某个标记的面积块进行喷气吹离，并进行缓存；通过标记面积块和预设面积上限值的对比，确定是否需要对缓存的通道值进行清零操作，从而达到不喷气的效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于FPGA的标记面积块上限分离分道方法，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，则通道对应的图像总像素数量odd＝pixend-pixstart+1，再将这些数据以及面积上限值AREA_max和下限值AREA_min全部发送给FPGA，则当前像素所在的通道cal_temp＝((data_cnt-pixstart)*2N*M/odd)>>N，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数，data_cnt为当前像素标号；
S20，设定k个M位通道寄存器，分别为channel_temp1、channel_temp2、channel_temp3、channel_temp4…channel_tempk，以队列形式用于缓存输出的通道值，每一行像素结束时输出一个M位的通道值，当前行的面积块判决结果会延迟k行像素之后再输出；
S30，设定比较器，输入为cal_temp和0，如果相等，则表示当前处理的像素处于第一个通道，需要对通道寄存器channel_tempk进行清零；
S40，设定比较器组；
S50，设定比较器D，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；设定比较器E，输入为当前像素clr_in和0；同时设定状态机S(0)-S(i)，用来对超过上限值的面积块对应的通道值进行清零；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大于连通面积块上限值AREA_max，且当前像素clr_in大于0，说明当前面积块不满足喷气吹离要求，需要对寄存的前k行通道值进行清零；
S60，在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，当前行通道值channel_temp1压入寄存器队列，k行之前的通道寄存器channel_tempk发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道为1，不满足喷气吹离要求的通道为0。
优选地，在所述S40中，设定比较器A，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，输入为当前像素clr_in和0；设定比较器C，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；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，且当前连通面积块的面积sum_data_up小于连通面积块上限值AREA_max，说明此时面积块的面积在下限值AREA_min和上限值AREA_max之间，暂时满足预先设定的面积阈值，则将M位通道寄存器channel_temp1的第cal_temp位设置为1。
优选地，在所述S50中，在S(0)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp位进行清零；在S(1)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp-1位进行清零；在S(2)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+1位进行清零，在S(3)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp-2位进行清零，在S(4)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+2位进行清零…在S(i)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+m位进行清零。
本发明的有益效果如下：
实现了一种基于FPGA的标记面积块上限分离分道方法，通过缓存k行通道值，实现对前k行的面积块是否需要喷气的判决，可以识别出处于某个面积范围的面积块，并且精确有效地做出相应操作，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的标记面积块上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的标记面积块上限分离分道方法中S50中通道寄存器的状态转换图。
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的标记面积块上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，则通道对应的图像总像素数量odd＝pixend-pixstart+1，再将这些数据以及面积上限值AREA_max和下限值AREA_min全部发送给FPGA，则当前像素所在的通道cal_temp＝((data_cnt-pixstart)*2N*M/odd)>>N，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数，data_cnt为当前像素标号；
S20，设定k个M位通道寄存器，分别为channel_temp1、channel_temp2、channel_temp3、channel_temp4…channel_tempk，以队列形式用于缓存输出的通道值，每一行像素结束时输出一个M位的通道值，当前行的面积块判决结果会延迟k行像素之后再输出；
S30，设定比较器，输入为cal_temp和0，如果相等，则表示当前处理的像素处于第一个通道，需要对通道寄存器channel_tempk进行清零；
S40，设定比较器组；
在S40中设定比较器组包括：设定比较器A，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，输入为当前像素clr_in和0；设定比较器C，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；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，且当前连通面积块的面积sum_data_up小于连通面积块上限值AREA_max，说明此时面积块的面积在下限值AREA_min和上限值AREA_max之间，暂时满足预先设定的面积阈值，则将M位通道寄存器channel_temp1的第cal_temp位设置为1；
S50，设定比较器D，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；设定比较器E，输入为当前像素clr_in和0；同时设定状态机S(0)-S(i)，用来对超过上限值的面积块对应的通道值进行清零；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大于连通面积块上限值AREA_max，且当前像素clr_in大于0，说明当前面积块不满足喷气吹离要求，需要对寄存的前k行通道值进行清零；
参见图2为在S50中通道寄存器的状态转换图，在具体实施例中，设定比较器D，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；设定比较器E，输入为当前像素clr_in和0。同时设定状态机S(0)-S(10),用来对超过上限值的面积块对应的通道值进行清零。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大于连通面积块上限值AREA_max，且当前像素clr_in大于0，说明当前面积块不满足喷气吹离要求，需要对寄存的前100行通道值进行清零。在S(0)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp位进行清零；在S(1)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp-1位进行清零；在S(2)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp+1位进行清零，在S(3)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp-2位进行清零，在S(4)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp+2位进行清零…在S(10)状态，对100个64位通道寄存器的cal_temp+5位进行清零。
S60，在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，当前行通道值channel_temp1压入寄存器队列，k行之前的通道寄存器channel_tempk发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道为1，不满足喷气吹离要求的通道为0。
在具体实施例中，从系统来讲，上位机设定面积块上限值、面积块下限值、起始像素和结束像素，发送给FPGA，最后通过FPGA实现标记面积块通道值的输出。在这个实例中，线阵相机的一行像素数量为2048个，但实际可用像素约为1800-2000个。滑槽将被划分为64个通道，pixstart在滑槽的第一个通道，pixend在滑槽的第64个通道。
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 (3)

1.一种基于FPGA的标记面积块上限分离分道方法，其特征在于，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，则通道对应的图像总像素数量odd＝pixend-pixstart+1，再将这些数据以及面积上限值AREA_max和下限值AREA_min全部发送给FPGA，则当前像素所在的通道cal_temp＝((data_cnt-pixstart)*2N*M/odd)>>N，其中，2N为一行像素数量，M为划分的通道数，data_cnt为当前像素标号；
S20，设定k个M位通道寄存器，分别为channel_temp1、channel_temp2、channel_temp3、channel_temp4…channel_tempk，以队列形式用于缓存输出的通道值，每一行像素结束时输出一个M位的通道值，当前行的面积块判决结果会延迟k行像素之后再输出；
S30，设定比较器，输入为cal_temp和0，如果相等，则表示当前处理的像素处于第一个通道，需要对通道寄存器channel_tempk进行清零；
S40，设定比较器组；
S50，设定比较器D，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；设定比较器E，输入为当前像素clr_in和0；同时设定状态机S(0)-S(i)，用来对超过上限值的面积块对应的通道值进行清零；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大于连通面积块上限值AREA_max，且当前像素clr_in大于0，说明当前面积块不满足喷气吹离要求，需要对寄存的前k行通道值进行清零；
S60，在I+2N时钟之后，一行像素扫描完毕，当前行通道值channel_temp1压入寄存器队列，k行之前的通道寄存器channel_tempk发送给高速气阀控制板，满足喷气吹离要求的通道为1，不满足喷气吹离要求的通道为0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S40中，设定比较器A，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，输入为当前像素clr_in和0；设定比较器C，输入为当前面积块面积sum_data_up和连通面积块上限值AREA_max；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，且当前连通面积块的面积sum_data_up小于连通面积块上限值AREA_max，说明此时面积块的面积在下限值AREA_min和上限值AREA_max之间，暂时满足预先设定的面积阈值，则将M位通道寄存器channel_temp1的第cal_temp位设置为1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S50中，在S(0)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp位进行清零；在S(1)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp-1位进行清零；在S(2)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+1位进行清零，在S(3)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp-2位进行清零，在S(4)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+2位进行清零…在S(i)状态，对k个M位通道寄存器的cal_temp+m位进行清零。
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