基于DSP+FPGA的智能相機關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、智能相機是近年來機器視覺發(fā)展的一個新方向,其所具有的潛力注定智能相機將是未來視覺檢測方案的主流。然而在國內(nèi),智能相機的發(fā)展方興未艾,關(guān)鍵技術(shù)基本處于探索階段,同國外的大公司,如Cognex,Matrox,Basler等相比,國內(nèi)為數(shù)不多的智能相機研發(fā)商,如大恒,凌云,視覺龍,嘉恒中自等都鮮有自己的智能相機產(chǎn)品,更多的是代理推銷國外的產(chǎn)品,市場也基本被國外公司所壟斷。本文在研究了智能相機國內(nèi)外的發(fā)展狀況下,綜合前期的研究成果,在充分研究了

2、目前的兩款主流處理芯片DSP和FPGA做數(shù)字信號處理所具有的各自特點的基礎(chǔ)上,提出了一種基于DSP+FPGA相融合圖像處理技術(shù)的智能相機方案,并設(shè)計了系統(tǒng)原理圖,制作了樣機。針對圖像預(yù)處理中應(yīng)用極為廣泛的鄰域算法,詳細地講解了其FPGA實現(xiàn)的數(shù)據(jù)流程控制方法,并以具體的sobel邊緣檢測算法為例,給出了其檢測的實驗效果圖。針對芯片定位的應(yīng)用,在實驗室條件下搭建了二維機械臂模擬系統(tǒng),并對系統(tǒng)進行了靜態(tài)標定。同時深入研究了芯片定位的圖像預(yù)處

3、理算法和高級檢測算法,并通過實驗對系統(tǒng)的誤差進行了分析。
　　 本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　 (1)研究了機器視覺國內(nèi)外的發(fā)展狀況,分析了作為機器視覺兩大支柱的在線視覺檢測系統(tǒng)和智能相機所具有的各自特點,總結(jié)了智能相機的優(yōu)勢,進而深入分析了智能相機實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)要求。
　　 (2)在實驗室前期研究成果的基礎(chǔ)上,研究了圖像處理算法的特點,分析了現(xiàn)有視覺方案的優(yōu)缺點。在充分研究了DSP和FPGA所具有的各自特點情況

4、下,提出了一種基于DSP和FPGA分層圖像處理技術(shù)的視覺方案,并設(shè)計了系統(tǒng)原理圖,制作了樣機。
　　 (3)針對圖像預(yù)處理中應(yīng)用極為廣泛的鄰域算法,編程實現(xiàn)了其FPGA數(shù)據(jù)流程控制,并針對具體的sobel邊緣檢測算法,詳細介紹了每個模塊的功能和狀態(tài)圖,并給出了實驗檢測的效果圖,同時對這種圖像數(shù)據(jù)流的控制方法進行了速度測試和評估。
　　 (4)研究了FPGA的多級圖像預(yù)處理方法,分析了按行處理的圖像處理算法的局限性。針對芯