專利名稱：針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種機器視覺技術領域的系統(tǒng)，具體是一種針對高實時性圖 像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)。
技術背景機器視覺技術是計算機學科的一個重要分支，它綜合了光學、機械、電子、 計算機軟硬件等方面的技術，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、 信號處理、光機電一體化等多個領域。自起步發(fā)展至今，已經(jīng)有20多年的歷史， 其功能以及應用范圍隨著工業(yè)自動化的發(fā)展逐漸完善和推廣，其中特別是目前的 數(shù)字圖像傳感器、CMOS和CCD攝像機、DSP、 FPGA、 ARM等嵌入式技術、圖像處理 和模式識別等技術的快速發(fā)展，大大地推動了機器視覺的發(fā)展。簡而言之，機器視覺就是利用機器代替人眼來做各種測量和判斷。在生產(chǎn)線 上，人來做此類測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產(chǎn)生誤差和錯誤，但是 機器卻會不知疲倦地、穩(wěn)定地進行下去。 一般來說，機器視覺系統(tǒng)包括了照明系 統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對于每一個應用，我們都需要考慮系統(tǒng)的 運行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機、檢測目標的尺寸還是檢 測目標有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。從功能 上來看，典型的機器視覺系統(tǒng)可以分為圖像采集部分、圖像處理部分和運動控 制部分。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，申請(專利)號200610066957. 1中所述及的 圖像采集與處理系統(tǒng)包括采用CMOS照相機傳感器拍攝目標圖像，利用FPGA作為 圖像處理器的視覺系統(tǒng)。其圖像采集與處理速度在某些實時性要求不是很高的場 合的確可以完成既定的執(zhí)行任務，但是當實時性要求一旦提高，該系統(tǒng)的實時處 理性能自然不能滿足要求，所以有必要研制一套能夠勝任高實時性任務要求的高 速機器視覺系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于數(shù)字媒體片上系統(tǒng)的高 速機器人嵌入式視覺系統(tǒng)。使其能夠更加方便地應用于高速圖像采集與處理的工 業(yè)應用場合，更加游刃有余地進行圖像數(shù)據(jù)的傳輸與處理。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)，本發(fā)明包括光照模塊、帶有千兆以太網(wǎng)接 口的數(shù)字CMOS相機模塊、圖像采集與處理模塊、圖像顯示模塊、圖像無線傳輸模 塊，運動控制模塊、其中光照模塊照射目標圖像，以供帶有千兆以太網(wǎng)接口的 數(shù)字CMOS相機模塊采集；帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊采集光照模 塊照射下的目標圖像，得到原始圖像數(shù)據(jù)，通過其千兆網(wǎng)口將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)快速 發(fā)送給圖像采集與處理模塊，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后的圖像數(shù)據(jù)分兩 路輸出， 一路輸出到圖像顯示模塊顯示，另一路通過圖像無線傳輸模塊傳送給上 位機，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給運動控制模塊， 用于驅(qū)動電機。所述的光照模塊是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù) 的質(zhì)量和應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應 用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。所述的帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊是用于高速傳輸圖像數(shù)據(jù) 的關鍵設備，其圖像采樣率達到200幀/秒。為后續(xù)的圖像采集與處理模塊提供了 海量的圖像信息數(shù)據(jù)予以處理。采用TCP/IP協(xié)議與圖像采集與處理模塊實現(xiàn)高速 的實時數(shù)據(jù)傳輸。所述的圖像采集與處理模塊包括千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊、高速采集模 塊、圖像預處理模塊、畸變校正模塊、區(qū)域分割模塊、色彩空間變換處理模塊、 目標搜索模塊、模板匹配模塊、多幀圖像融合模塊、高速信息通信模塊，其中-所述千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊以接近千兆的速度采集目標圖像數(shù)據(jù)，發(fā) 送給高速采集模塊；所述高速采集模塊采集千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊發(fā)送來的圖像數(shù)據(jù)并發(fā) 送給圖像預處理模塊；所述圖像預處理模塊進行圖像預處理，得到視覺效果更佳的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā) 送到畸變校正模塊；所述畸變校正模塊對圖像數(shù)據(jù)進行畸變校正處理后，發(fā)送到區(qū)域分割模塊、色彩空間變換處理模塊、目標搜索模塊、模板匹配模塊進行圖像的模式識別處理;所述區(qū)域分割模塊與色彩空間變換處理模塊將圖像和各像素的RGB分量值轉(zhuǎn) 換到HIS空間，在HIS空間完成圖像分割和圖像識別，并送到目標搜索模塊和模 板匹配模塊；所述目標搜索模塊和模板匹配模塊用目標搜索的方法將符合要求的像素即與 模板匹配的像素全部找到，完成模式識別的任務，并將結(jié)果送到多幀圖像融合模 塊；所述多幀圖像融合模塊應用多幀融合處理技術復原運動模糊圖像，并將徹底 處理好的圖象數(shù)據(jù)及生成的運動控制數(shù)據(jù)發(fā)送給高速信息通信模塊；所述高速信息通信模塊將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)出，完成實時通信的任務。所述的圖像預處理模塊，其預處理包括圖像增強、圖像平滑、圖像銳化，其 中所述圖像增強，采用直方圖均衡化技術，以映射關系修改原始圖像的像素灰 度，產(chǎn)生一個比原方圖更為平坦的直方圖，增強圖像效果；所述圖像平滑，即圖 像的去噪聲處理，采用鄰域平均技術，用鄰點灰度的平均值取代該點的灰度；所 述圖像銳化，即圖像邊緣增強處理，用微分尖銳化處理技術采用梯度法，使用每 個像素位置的梯度值。以上所述各個模塊中的涉及均嵌入在DSP/BI0S實時操作系統(tǒng)的線程中，利用 管道和流進行線程間通信，其執(zhí)行效率很高，能夠完全滿足系統(tǒng)對于高速，高實 時性的要求。本發(fā)明中圖像采集與處理模塊可以采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)，比如由Texas Instruments公司提供的數(shù)字媒體片上系統(tǒng)(DMSoc)，型號為TMS320DM644x。所述的圖像顯示模塊用于接收經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后的圖像數(shù) 據(jù)，主機CPU處于IDLE線程時(即主機空閑時)，用于顯示人機界面，是一片數(shù) 字觸摸彩色液晶屏，可以將處理好的圖像實時顯示。所述的圖像無線傳輸模塊用于接收經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后的圖像 數(shù)據(jù)，是外掛于圖像采集與處理模塊輸出設備，通過無線傳輸方式與上位機實時 交換數(shù)據(jù)。以便于上位機對于圖像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理及存儲。所述的運動控制模塊用于接收經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后產(chǎn)生的控制 數(shù)據(jù)，即利用RS485總線，基于單片機控制的電機驅(qū)動模塊，根據(jù)上述處理后的圖像數(shù)據(jù)決定單片機如何控制各個電機的運動。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠更加方便地應用于高速圖像采集與處理的工業(yè) 應用場合，更加游刃有余地進行圖像數(shù)據(jù)的傳輸與處理。利用當今世界尖端技術， 即數(shù)字媒體片上系統(tǒng)，實現(xiàn)了能夠完成高速ARM9——300MHZ的時鐘頻率；C64x+ ——600MHZ的時鐘頻率；高實時性——CPU內(nèi)核采用搶斷式占用線程方式以優(yōu)先 完成實時性要求較高的中斷任務——要求任務的機器視覺系統(tǒng)。其內(nèi)核的高速指 令執(zhí)行速度，再結(jié)合高效的——基于RF5構(gòu)架——嵌入于DSP/BIOS實時操作系統(tǒng) 線程中的被優(yōu)化的程序代碼，再加上千兆網(wǎng)口的目標圖像采集速度，這一系統(tǒng)完 全勝任了作為能夠完成高速，高實時性要求任務的這一角色。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括光照模塊、帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS 相機模塊、圖像采集與處理模塊、圖像顯示模塊、運動控制模塊、圖像無線傳輸 模塊。帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊，在光照模塊的照射下獲取比較 理想的初始圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)圖像采集與處理模塊后將預處理后的圖像一路傳圖像顯 示模塊顯示，另一路經(jīng)圖像無線傳輸模塊發(fā)送給上位機處理及保存。經(jīng)圖像采集 與處理模塊處理后得到的控制數(shù)據(jù)傳運動控制模塊進行機構(gòu)的運動控制。1.光照模塊。光照模塊是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸 入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應用效果。本實施例中經(jīng)光照模塊后得到的圖像數(shù)據(jù)再由數(shù)字 CM0S相機采集，保證了初始圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。光照模塊是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量 和應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例， 要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。光源可為可見光和不可見光。常用的 幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈?？梢姽獾娜秉c是光能不能保 持穩(wěn)定。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實用化過程中急需要解決的問題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用加防護屏的方法來減 少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光 和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和攝像機之間，它的優(yōu)點是 能獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像機位于被測物的同側(cè)，這種方式 便于安裝。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸 變，解調(diào)出被測物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上， 攝像機拍攝要求與光源同步。2. 帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊。以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機其優(yōu)點是圖像采樣率高，傳輸速度大，其巨大的實時數(shù)據(jù)吞吐量，滿足了本實施 例的高速實時的要求。3. 圖像采集與處理模塊。本實施例中，圖像采集與處理模塊是一款由Texas Instruments公司提供的數(shù)字媒體片上系(DMSoc)。型號為TMS320DM644x。由 以下幾部分組成千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊，高速采集模塊，圖像預處理模 塊，畸變校正模塊，區(qū)域分割模塊，色彩空間變換處理模塊，目標搜索模塊，模 板匹配模塊，多幀圖像融合模塊，高速信息通信模塊等。如圖1所示。a) .千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊，該模塊用于接收以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS 相機采集來的圖像數(shù)據(jù)，利用該接口能夠?qū)崿F(xiàn)高速實時的數(shù)據(jù)傳輸。b) .高速釆集模塊，該模塊是利用TMS320DM644x芯片片上的增強型直接存儲 器訪問方式即(EDMA)，將千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊采集來的原始圖像數(shù)據(jù)搬 移到TMS320DM644x芯片的內(nèi)核中進行后續(xù)圖像處理與模式識別。c) .圖像預處理模塊，該模塊的功能是將初始圖像數(shù)據(jù)進行加工處理，以得 到效果更加理想的視覺圖像，預處理過程分為以下三個部分1) .圖像增強圖像增強一般采用直方圖均衡化技術，以一定的映射關系修改原始圖像的像 素灰度，產(chǎn)生一個比原方圖更為平坦的直方圖，對圖像有明顯增強效果。2) .圖像平滑圖像平滑又稱為圖像的去噪聲處理， 一般采用鄰域平均技術，用鄰點灰度的 平均值取代該點的灰度，即模板技術。3) .圖像銳化圖像銳化又稱為圖像邊緣增強處理， 一般用微分尖銳化處理技術采用梯度 法，使用每個像素位置的梯度值。除上述幾種預處理技術外，考慮到機器人系統(tǒng)實時性要求較高，環(huán)境可變， 可對所攝取圖像的容量和質(zhì)量進行調(diào)整，包括圖像調(diào)整和壓縮。在滿足精度的前 提下，可采用"場"方式或"TARGET"采集方式，來減小圖像容量，提高采集速 度。d) .畸變校正模塊。圖像畸變和亮度變化廣泛存在于應用廣角鏡頭的成像系 統(tǒng)中。在大視場光學系統(tǒng)中，采用高斯成像公式會存在非線性誤差；由于工藝水 平限制，光學系統(tǒng)在加工時可能會帶來形變；探測器本身排列就不規(guī)則；所有這 些都會造成圖像畸變，其經(jīng)典表現(xiàn)為圖像中物體扭曲，遠近比例不協(xié)調(diào)等。解決 這類失真問題的方法稱為幾何畸變校正?；儠S視場增大而迅速增大。雖然并 不影響圖像清晰度，但是光學系統(tǒng)有畸變卻直接影響成像的幾何位置精度。由于 畸變的存在，物空間的一條直線在像方就變成了一條曲線，造成了像的失真。在 視場比較小的光學系統(tǒng)中畸變不顯著，但大視場光學系統(tǒng)就必須采取措施來消除 畸變帶來的影響?；兊拇嬖诓焕趫D像的辨認、分析和判斷。在一些定量分析 領域，需要對畸變進行校正，校正精度將直接影響定量分析的精度。成像系統(tǒng)的 幾何畸變分為兩類，即線性幾何畸變和非線性幾何畸變。線性幾何畸變的校正已 經(jīng)得到了比較好的解決，但非線性幾何畸變的校正還未能成功解決。本實施例選擇了一種根據(jù)畸變的產(chǎn)生原理，可以通過現(xiàn)有的軟件方法對圖像 進行復原，對變形圖像進行幾何校正，其中包括空間變換和灰度插值兩個部分。 運用多項式變形技術進行空間變換時，通過選取控制點，運用恰當次數(shù)的多項式 對圖像上的每一點進行空間變換。該模塊能夠完成這些功能。e) .區(qū)域分割模塊與色彩空間變換處理模塊。在圖像識別過程中，其顏色信 息是主要的識別依據(jù)，色彩模型的選取對正確識別顏色有很大的影響，目前常用 的色彩模型有RGB和HIS。 RGB模型是線性表示系統(tǒng)，其優(yōu)點是較簡單、直觀。但 實踐結(jié)果表明，對同一顏色屬性物體，在不同條件(光照、光源種類、亮度、物 體反射特性等)下，其測得的RGB顏色分布很分散，3個分量互相關聯(lián)變化波段 很寬，占據(jù)空間比例很大，很難確定識別RGB的閾值范圍，非常容易把并非指定 顏色的物體包括進去，而漏掉應該識別的部分物體。HSI模型是基于視覺原理的模型，其定義了 3個互不相關、容易預測的顏色 屬性色度(Hue)、飽和度(Saturation)和明亮度(Illumination),其中的色 度屬性能較準確地反映顏色種類，對外界光照條件的變化敏感程度低。對同一顏 色屬性物體，具有較穩(wěn)定和較窄的數(shù)值變化范圍。飽和度S可作為輔助判斷條件， 亮度I一般不作判斷。所以系統(tǒng)采用HIS模型。RGB空間到HSI空間的變換公式如下<formula>formula see original document page 10</formula>其中H取值范圍為
,當G〈B時，H取值范圍大于180。?？闪?/ = 360°-仏 將//轉(zhuǎn)化到[180°,360°]，將上述2種情況綜合考慮，可得H的范圍為
， 公式如下<formula>formula see original document page 10</formula>通過上述公式，將圖像和各像素的RGB分量值轉(zhuǎn)換到HIS空間，在HIS空間 完成圖像分割和圖像識別的等工作。f) .目標搜索模塊與模板匹配模塊。目標搜索方法是基于連續(xù)圖像相關性的 順序網(wǎng)絡和種子填充相結(jié)合。所謂順序網(wǎng)格，就是將搜索區(qū)域人為地按一定的準 則分割為一定數(shù)量、大小相等的正方形小區(qū)域，并按一定的順序在該小區(qū)域中掃 描目標，搜索出目標物體的大概位置。種子填充是以該點為種子點，以一定的顏 色信息為標準向四周擴散，直到將滿足要求(即模板匹配)的所有像素點全部找到。g) .多幀圖像融合模塊，應用多幀融合處理技術復原運動模糊圖像。最后將 處理好的圖像數(shù)據(jù)及運動控制數(shù)據(jù)交由高速信息通信模塊。h) .高速信息通信模塊，該模塊與輸出外設相連彩色液晶顯示屏，上位機， 及RS485總線。將處理好的數(shù)據(jù)由EDMA送出。TMS320DM644x是一片內(nèi)核由ARM926EJ-S硬核與TMS320C64X+DSP硬核組成的 雙核微處理器。其處理速度高達ARM9——300MHZ的時鐘頻率；C64x+——600MHZ的時鐘頻率。并且它提供給用戶豐富的外設接口，可以直接與數(shù)字CMOS攝像頭 (IMAGE INPUT)和數(shù)字液晶屏(IMAGE OUTPUT)做接口，可以提供多達2路的視 頻窗口輸出。該處理器提供多種根加載方式(B00TL0AD MODE),為用戶(USER) 燒寫程序提供了多種渠道。所以TMS320DM644x這款芯片完全能夠勝任高速機器人嵌入式視覺系統(tǒng)的CPU 這一任務，并且可以預見，這一系統(tǒng)的硬件在實現(xiàn)上不會遇到實質(zhì)性的困難，這 主要歸功于這款芯片的內(nèi)核與外設為便攜式媒體設備(PDA)的開發(fā)提供了充足的 考慮。4. 圖像顯示模塊，該模塊用于顯示人機界面與圖像，是一片數(shù)字觸摸彩色液 晶屏。可以將處理好的圖像實時顯示，并且利用TMS320DM644x的ARM926EJ-S硬核將嵌入于其中的圖像處理應用程序和圖像無線傳輸程序及運動控制應用程序等 顯示與WINCE桌面，以便于系統(tǒng)級的人機界面的管理。5. 運動控制模塊，該模塊由RS485總線連接電機，根據(jù)上述處理后的圖像數(shù) 據(jù)決定單片機如何控制各個電機的運動。6. 圖像無線傳輸模塊，該模塊外掛于TMS320DM644x的輸出設備，通過無線 傳輸方式，與上位機實時交換數(shù)據(jù)。以便于上位機對于圖像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理及存 儲。本發(fā)明可以完成高速ARM9——300MHZ的時鐘頻率；C64xh-600MHZ的時鐘頻率；高實時性——CPU內(nèi)核采用搶斷式占用線程方式以優(yōu)先完成實時性要求 較高的中斷任務——要求任務的機器視覺系統(tǒng)。其內(nèi)核的高速指令執(zhí)行速度，再 結(jié)合高效的——基于RF5構(gòu)架——嵌入于DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)線程中的被優(yōu)化 的程序代碼，再加上千兆網(wǎng)口的目標圖像采集速度，這一系統(tǒng)完全勝任了作為能 夠完成高速，高實時性要求任務的這一角色。
權利要求
1.一種針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，包括光照模塊、帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊、圖像采集與處理模塊、圖像顯示模塊、運動控制模塊、圖像無線傳輸模塊，其中光照模塊照射目標圖像，以供帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊采集；帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊采集光照模塊照射下的目標圖像，得到原始圖像數(shù)據(jù)，通過其千兆網(wǎng)口將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)快速發(fā)送給圖像采集與處理模塊，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后的圖像數(shù)據(jù)分兩路輸出，一路輸出到圖像顯示模塊顯示，另一路通過圖像無線傳輸模塊傳送給上位機，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給運動控制模塊，用于驅(qū)動電機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊，其圖像采樣率達到 200幀/秒，為后續(xù)的圖像采集與處理模塊提供了海量的圖像信息數(shù)據(jù)予以處理， 采用TCP/IP協(xié)議與圖像采集與處理模塊實現(xiàn)高速的實時數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權利要求1所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的圖像采集與處理模塊包括千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊、高速采 集模塊、圖像預處理模塊、畸變校正模塊、區(qū)域分割模塊、色彩空間變換處理模 塊、目標搜索模塊、模板匹配模塊、多幀圖像融合模塊、高速信息通信模塊，其 中所述千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊以接近千兆的速度采集目標圖像數(shù)據(jù)，發(fā) 送給高速采集模塊；所述高速采集模塊采集千兆以太網(wǎng)接口圖像傳輸模塊發(fā)送來的圖像數(shù)據(jù)并發(fā) 送給圖像預處理模塊；所述圖像預處理模塊進行圖像預處理，得到視覺效果更佳的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送到畸變校正模塊；所述畸變校正模塊對圖像數(shù)據(jù)進行畸變校正處理后，發(fā)送到區(qū)域分割模塊、色彩空間變換處理模塊、目標搜索模塊、模板匹配模塊進行圖像的模式識別處理; 所述區(qū)域分割模塊與色彩空間變換處理模塊將圖像和各像素的RGB分量值轉(zhuǎn)換到HIS空間，在HIS空間完成圖像分割和圖像識別，并送到目標搜索模塊和模 板匹配模塊；所述目標搜索模塊和模板匹配模塊用目標搜索的方法將與模板匹配的像素全 部找到，完成模式識別的任務，并將結(jié)果送到多幀圖像融合模塊；所述多幀圖像融合模塊應用多幀融合處理技術復原運動模糊圖像，并將徹底 處理好的圖象數(shù)據(jù)及生成的運動控制數(shù)據(jù)發(fā)送給高速信息通信模塊；所述高速信息通信模塊將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)出，完成實時通信的任務。
4. 根據(jù)權利要求3所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的圖像預處理模塊，其預處理包括圖像增強、圖像平滑、圖像銳化， 其中所述圖像增強，采用直方圖均衡化技術，以映射關系修改原始圖像的像素灰 度，產(chǎn)生一個比原方圖更為平坦的直方圖，增強圖像效果；所述圖像平滑，即圖像的去噪聲處理，采用鄰域平均技術，用鄰點灰度的平 均值取代該點的灰度；所述圖像銳化，即圖像邊緣增強處理，用微分尖銳化處理技術采用梯度法， 使用每個像素位置的梯度值。
5. 根據(jù)權利要求1所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的圖像顯示模塊用于顯示人機界面與圖象，是一片數(shù)字觸摸彩色液 晶屏，將處理好的圖像實時顯示。
6. 根據(jù)權利要求1所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的圖像無線傳輸模塊是外掛于圖像采集與處理模塊的輸出設備，通 過無線傳輸方式與上位機實時交換數(shù)據(jù)，以便于上位機對于圖像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理 及存儲。
7. 根據(jù)權利要求1所述的針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，其 特征是，所述的運動控制模塊是利用RS485總線，基于單片機控制的電機驅(qū)動模 塊，根據(jù)上述處理后的圖像數(shù)據(jù)決定單片機如何控制各個電機的運動。
全文摘要
一種針對高實時性圖像采集與處理的機器視覺系統(tǒng)，包括光照模塊、帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊、圖像采集與處理模塊、圖像顯示模塊、運動控制模塊、圖像無線傳輸模塊，其中光照模塊照射目標圖像，帶有千兆以太網(wǎng)接口的數(shù)字CMOS相機模塊采集光照模塊照射下的目標圖像，得到原始圖像數(shù)據(jù)，通過其千兆網(wǎng)口將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)快速發(fā)送給圖像采集與處理模塊，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后的圖像數(shù)據(jù)分兩路輸出，一路輸出到圖像顯示模塊顯示，另一路通過圖像無線傳輸模塊傳送給上位機，經(jīng)圖像采集與處理模塊高速處理后產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給運動控制模塊，用于驅(qū)動電機。本發(fā)明能夠更加方便進行圖像數(shù)據(jù)的傳輸與處理。
文檔編號G05B19/414GK101276218SQ20081003684
公開日2008年10月1日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權日2008年4月29日
發(fā)明者莊 付, 趙言正, 靚 鄒, 閆騰達 申請人:上海交通大學