[发明专利]基于FPGA的音膜同心度在线实时检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的音膜同心度实时检测系统，其特征在于包括有CCD摄像头（1）、视频解码芯片（2）、接口模块（3）、视频数字图像采集模块（4）、视频数字图像预处理模块（5）、实时检测产品到位模块（6）、存储器接口模块（7）、音膜内外圆边缘检测模块（8）、图像分析处理模块（9）、VGA接口模块（10）、视频D/A芯片（11）、VGA接口显示器（12），其中CCD摄像头（1）的信号输出端通过视频解码芯片（2）与视频数字图像采集模块（4）的信号输入端连接，视频数字图像采集模块（4）的信号输出端与视频数字图像预处理模块（5）的信号输入端连接，视频数字图像预处理模块（5）的信号输出端与实时检测产品到位模块（6）的信号输入端连接，实时检测产品到位模块（6）的信号输出端分别通过存储器接口模块（7）与音膜内外圆边缘检测模块（8）的信号输入端连接及与视频D/A芯片（11）连接，视频D/A芯片（11）与VGA接口显示器（12）连接，音膜内外圆边缘检测模块（8）的信号输出端与图像分析处理模块（9）的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统，其特征在于上述视频解码芯片（2）还连接有设置视频解码芯片（2）的工作模式的接口模块（3）。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统，其特征在于上述接口模块（3）为I2C串口接口模块。

4.  根据权利要求 1 所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统，其特征在于上述存储器接口模块（7）还连接有外部同步动态随机存储器（13）。

5.一种根据权利要求1所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1）CCD摄像头（1）拍摄清晰的显示音膜内外圆轮廓的图像；

2）CCD摄像头（1）的信号输出端接到视频解码芯片（2）进行视频解码，输出亮度-色度视频信号，视频数字图像采集模块（4）通过视频解码芯片（2）实时采集CCD摄像头（1）获得的视频数字图像数据；

3）视频数字图像采集模块（4）采集的信号输入至视频数字图像预处理模块（5），得到音膜的二值化黑白图像；

4）实时检测产品到位模块（6）根据视频数字图像预处理模块（5）处理得到的音膜二值化黑白图像进行实时判断音膜产品是否到达流水线上最合适的位置，若到位，便把当前一帧图像通过存储器接口模块（7）输出至音膜内外圆边缘检测模块（8），音膜内外圆边缘检测模块（8）对音膜的内外圆边缘进行提取，并将结果输出至图像分析处理模块（9），图像分析处理模块（9）计算出同心度；同时，VGA接口模块（10）可以选择输出视频数字图像预处理模块（5）处理后的数字图像还是图像分析处理模块（9）处理后的数字图像，再把处理后的信息输出到视频D/A芯片（11）进行模数转换，视频D/A芯片（11）将最终结果输出到VGA接口显示器（12）。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤 4） 中根据视频数字图像预处理模块（5）处理得到的音膜二值化黑白图像进行实时判断音膜产品是否到达流水线上最合适的位置，若到位，还通过存储器接口模块（7）对已经到位的一帧数字图像数据储存到外部同步动态随机存储器（13）中。

7.根据权利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤3）中音膜内外圆边缘检测模块（8）使用提升小波变换对音膜的内外圆边缘进行提取。

8.根据权利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤1）通过接口模块（3）设置视频解码芯片（2）的工作模式。

9.根据权利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于上述音膜为黑底塑胶、铜圆心线圈的直径小于30mm的小型音膜。

10.根据权利要求5所述的基于FPGA的音膜同心度实时检测系统的检测方法，其特征在于上述视频数字图像采集模块（4）将亮度-色度422格式视频数据转化为亮度-色度444格式视频数据，并且只输出明亮度Y信号，即输出音膜图像的灰度图像； 

上述实时检测产品到位模块（6）使用了视频处理技术，根据x,y轴的坐标，通过检测视频图像中每一帧图像音膜像素到达某个y轴坐标Y0的位置的个数，判断当前这帧图像是否为合适的音膜图像，这时的音膜、环形光源和摄像头的中心必须是近似同轴的；

上述y轴坐标Y0的设置值与流水线的传输速度有关，需要通过计算或是实验确定其值大小；

上述SDRAM接口模块（7）中采用了4端口的乒乓操作方法，同步动态随机存储器（13）的每一个存储地址一一对应于一帧图像上的x,y轴坐标值；

上述音膜内外圆边缘检测模块（8）中的提升小波变换中，由于音膜图像的边界不包含音膜检测的有用信息，因此音膜图像的边界，即图像的第一行，最后一行，第一列，最后一列不进行提升小波变换，保持原有数值，这样便不需要对音膜图像进行边界扩展，节约现场可编程门阵列资源；

上述x，y轴像素投影直方图统计的图像分析处理模块（9）中根据圆形图像像素在x,y轴上的投影直方图成两边像素多，中间像素少并且均衡的规律和特征，对音膜图像进行圆检测；

上述在对音膜图像进行内外圆圆心和半径求取时，采用了分步提取内外圆参数的方法。