CN2663984Y - 一种基于dsp的嵌入式实时图像处理装置 - Google Patents

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唐向阳
张勇
李江有
杨松
黄岗
丁锐
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Yunnan Kunming Shipbuilding Design and Research Institute
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Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP的嵌入式实时图像处理装置，包括线阵摄像机、信号分离板、DSP图像采集及处理系统、译码板、驱动控制板、输出板、工控机等几部分。线阵摄像机摄取物料流的图像，信号分为两路，一路L1，4输入到工控机图像采集卡；另一路L4，4送给DSP图像采集及处理系统，之后译码信号经驱动控制板送至输出板并直接控制电磁阀动作。本实用新型集成度高，工作稳定可靠，特别适合于烟草异物剔除系统。

Description

一种基于DSP的嵌入式实时图像处理装置
                        技术领域
本实用新型属于实时图像处理装备技术领域，具体涉及一种用于散物料输送系统中用于异物剔除的基于DSP的嵌入式实时图像处理装置。
                        背景技术
图像处理是近年来得到迅速发展的一种实用技术，它是随着计算机技术、光电技术发展而发展起来的，是一种多学科综合应用的技术领域。图像处理技术可分为非实时系统和实时系统。实时图像处理系统通常由摄像机、图像采集卡、专用图像处理卡等组成，在实时系统中是由图像处理卡的硬件和软件程序来实时地对图像数据进行处理，后续环节根据处理结果生成相应的控制指令去控制执行机构动作。目前在工业领域得到广泛应用的在线检测系统，如自动生产线上的不合格产品检测，食品质量检测、粮食种子的分选等系统都是比较典型的实时图像处理系统。对于在线烟草异物剔除系统。为了对通过的烟草流进行比较理想的检测和剔除处理，必须使烟叶以5-7m/s的高速平稳地通过检测区域，从摄像机检测到喷咀喷出高压空气剔除掉异物的时间只有20-30ms，因此，该系统属实时图像处理系统。在现有的这类系统中，图像处理的算法实现主要是由各厂商自己设计的，由很多块电路板完成，集成度较低，这样系统的硬件板卡就很多，系统显得十分复杂，且难以实现复杂性高、运算量大的算法，可靠性也不高。本设计人经过潜心研究，利用最新的数字信号处理系统(Digital SignalProcessing System)和FPGA技术，从系统的高度对硬件和软件进行了优化，研制开发了一种基于DSP的嵌入式实时图像处理装置。
                      发明创造内容
1、要解决的技术问题
本实用新型的目的在于提供一种在线检测混杂在烟草中的各类异物，以满足及时准确剔除异物的要求的基于DSP的实时图像处理装置。
2、技术方案
本实用新型是这样实现的：线阵摄像机摄取物料流的图像分别送入信号分离板后变为两路，一路L1.4输入到工控机的图像采集卡采集后，供操作者观察和做配方使用；另一路L4.4通过图像分离板的输出端送给图像采集及处理系统，生成的电磁阀控制指令送DSP的双口RAM暂存，之后由译码板依次读入，译码信号经驱动控制板送至输出板并直接控制电磁阀动作，在输出板上对应每个电磁阀分别设有指示灯；皮带机输出辊上安装有角编码器，角编码器的输出脉冲送至时钟板分频后形成外触发信号送入工控机的EXSYNC端，标准时钟信号通过信号分离板分别送至摄像机、DSP板、译码板作为同步基准信号。
3、有益效果
由于本实用新型对整个装置的硬件及控制程序进行了优化，使得电路的集成度大为提高，提供了装置工作的可靠性和稳定性，提高剔除异物的准确率和工作效率，降低了应用成本。
                        附图说明
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型不限于附图所示。
图1为本实用新型的系统组成框图；
图2为本实用新型的系统电性连线图。
                      五、具体实施方式
图1、图2所示，本实用新型包括线阵摄像机、信号分离板、DSP图像采集及处理系统、译码板、驱动控制板、输出板、工控机等几部分。线阵摄像机摄取物料流的图像分别送入信号分离板后变为两路，一路L1.4输入到工控机的图像采集卡采集后，供操作者观察和做配方使用；另一路L4.4送给DSP图像采集及处理系统，生成的电磁阀控制指令送DSP的双口RAM暂存，之后由译码板依次读入，译码信号经驱动控制板送至输出板并直接控制电磁阀动作，对应每个电磁阀分别设有指示灯；皮带机输出辊上安装有角编码器，角编码器的输出脉冲送至时钟板分频后形成外触发信号送入工控机的EXSYNC端，标准时钟信号通过信号分离板分别送至摄像机、DSP板、译码板作为同步基准信号。
指示灯的作用是便于观察输出给电磁阀的控制信号情况，所述的做配方，即定义哪些是合格烟叶，哪些是异物，以便于剔除异物时参考。
本实用新型的工作原理与工作过程：
线阵摄像机对运动物料流进行图像摄取，信号分离板把摄像机的输出信号一分为二，一路给工控机，经采集卡采集后，供操作者观察图像质量和做配方使用；另一路给DSP图像采集处理系统，经FPGA采集后，进行一系列的运算和处理，最终根据异物所在的位置生成电磁阀的控制指令送双口RAM暂存。译码板把暂存在DSP板双口RAM中处理结果(每20线DSP处理一次，生成一个结果)一个一个地依次读入，同时对上次读入的数据进行译码处理(即根据从DSP板双口RAM中读到的数据解析出应该动作的电磁阀编号)。驱动控制板则对译码板后的电磁阀控制信号进行延时控制和功率放大(延时时间的长短要由摄像机检测线到喷咀中心的距离、物料的飞行速度、电磁阀的开启时间等因素来决定)。
通过输出板上设置的对应于各电磁阀的指示灯，以观察输出给电磁阀的控制信号的情况。工控机主要完成人机交互、状态监控和DSP图像采集与处理系统的通讯。
为了剔除异物，采用了与皮带机输出辊同轴安装的高分辨率角编码器来跟踪异物的位置，角编码器的输出脉冲经时钟板分频后形成时钟信号，用它来完成摄像机、DSP系统、译码板等的同步控制。
该装置是基于颜色比较来进行异物识别的，摄像机有红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色分量的输出，每种颜色分量转化为数字分量是8位，故它可分辨的颜色为28×28×28＝1.67×107种。首先在工控机上做配方，通过人机界面设置烟叶覆盖的颜色范围，接着将配方发送到DSP图像采集与处理系统中，DSP将采集到的每个像素的颜色信号与配方表进行比较，将凡是不在烟叶颜色范围的物料都视为异物，控制电磁阀动作，用高压空气予以剔除。
本实用新型结构简单，集成度高，工作稳定可靠，应用广泛的特点。用于烟草异物剔除系统中，能识别并剔除混杂在烟叶中的金属物、纸片、麻绳、鸡毛、木材、石子、土块、霉变烟叶、塑料、黑色橡胶等异物，实行双面摄像检测，异物的识别率平均可达95％以上，并能够满足高速(5-7m/s)大流量(9000kg/h)的检测需要。

Claims (3)

1、一种基于DSP的嵌入式实时图像处理装置，包括线阵摄像机、信号分离板、DSP图像采集及处理系统、译码板、驱动控制板、输出板、工控机等几部分，其特征是：线阵摄像机摄取物料流的图像分别送入信号分离板后变为两路，一路L1.4输入到工控机的图像采集卡采集后，供操作者观察和做配方使用；另一路L4.4送给DSP图像采集及处理系统，生成的电磁阀控制指令送DSP的双口RAM暂存，之后由译码板依次读入，译码信号经驱动控制板送至输出板并直接控制电磁阀动作；标准时钟信号通过信号分离板分别送至摄像机、DSP板、译码板作为同步基准信号。
2、如权利要求1所述的其特征是：皮带机输出辊上安装有角编码器，角编码器的输出脉冲送至时钟板分频后形成外触发信号送入工控机的EXSYNC端。
3、如权利要求2所述的基于DSP的嵌入式实时图像处理装置，其特征是：所述的输出板上设置有对应于各电磁阀的指示灯。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540892B (zh) * 2009-04-23 2011-05-18 上海中安电子信息科技有限公司 一种基于dsp视频采集设备的统计进出口人数的方法
CN105195437A (zh) * 2015-09-22 2015-12-30 安徽省科亿信息科技有限公司 一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统
CN106423908A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 合肥师范学院 一种烟草杂质剔除控制装置

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