[发明专利]针对高实时性图像采集与处理的机器视觉系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器视觉技术领域的系统，具体是一种针对高实时性图像采集与处理的机器视觉系统。

背景技术

机器视觉技术是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。自起步发展至今，已经有20多年的历史，其功能以及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广，其中特别是目前的数字图像传感器、CMOS和CCD摄像机、DSP、FPGA、ARM等嵌入式技术、图像处理和模式识别等技术的快速发展，大大地推动了机器视觉的发展。

简而言之，机器视觉就是利用机器代替人眼来做各种测量和判断。在生产线上，人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误，但是机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去。一般来说，机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。对于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。从功能上来看，典型的机器视觉系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。

经对现有技术的文献检索发现，申请(专利)号：200610066957.1中所述及的图像采集与处理系统包括采用CMOS照相机传感器拍摄目标图像，利用FPGA作为图像处理器的视觉系统。其图像采集与处理速度在某些实时性要求不是很高的场合的确可以完成既定的执行任务，但是当实时性要求一旦提高，该系统的实时处理性能自然不能满足要求，所以有必要研制一套能够胜任高实时性任务要求的高速机器视觉系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于数字媒体片上系统的高速机器人嵌入式视觉系统。使其能够更加方便地应用于高速图像采集与处理的工业应用场合，更加游刃有余地进行图像数据的传输与处理。

本发明通过以下技术方案实现，本发明包括：光照模块、带有千兆以太网接口的数字CMOS相机模块、图像采集与处理模块、图像显示模块、图像无线传输模块，运动控制模块、其中：光照模块照射目标图像，以供带有千兆以太网接口的数字CMOS相机模块采集；带有千兆以太网接口的数字CMOS相机模块采集光照模块照射下的目标图像，得到原始图像数据，通过其千兆网口将数字图像数据快速发送给图像采集与处理模块，经图像采集与处理模块高速处理后的图像数据分两路输出，一路输出到图像显示模块显示，另一路通过图像无线传输模块传送给上位机，经图像采集与处理模块高速处理后产生的控制数据发送给运动控制模块，用于驱动电机。

所述的光照模块是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。

所述的带有千兆以太网接口的数字CMOS相机模块是用于高速传输图像数据的关键设备，其图像采样率达到200帧/秒。为后续的图像采集与处理模块提供了海量的图像信息数据予以处理。采用TCP/IP协议与图像采集与处理模块实现高速的实时数据传输。

所述的图像采集与处理模块包括千兆以太网接口图像传输模块、高速采集模块、图像预处理模块、畸变校正模块、区域分割模块、色彩空间变换处理模块、目标搜索模块、模板匹配模块、多帧图像融合模块、高速信息通信模块，其中：

所述千兆以太网接口图像传输模块以接近千兆的速度采集目标图像数据，发送给高速采集模块；

所述高速采集模块采集千兆以太网接口图像传输模块发送来的图像数据并发送给图像预处理模块；

所述图像预处理模块进行图像预处理，得到视觉效果更佳的图像数据，并发送到畸变校正模块；

所述畸变校正模块对图像数据进行畸变校正处理后，发送到区域分割模块、色彩空间变换处理模块、目标搜索模块、模板匹配模块进行图像的模式识别处理；

所述区域分割模块与色彩空间变换处理模块将图像和各像素的RGB分量值转换到HIS空间，在HIS空间完成图像分割和图像识别，并送到目标搜索模块和模板匹配模块；

所述目标搜索模块和模板匹配模块用目标搜索的方法将符合要求的像素即与模板匹配的像素全部找到，完成模式识别的任务，并将结果送到多帧图像融合模块；

所述多帧图像融合模块应用多帧融合处理技术复原运动模糊图像，并将彻底处理好的图象数据及生成的运动控制数据发送给高速信息通信模块；