[发明专利]一种基于FPGA和DSP的机器视觉系统

摘要

一种基于FPGA和DSP的机器视觉系统，是以千兆以太网接口作为图像数据输入接口；使用FPGA内部硬件电路实现图像的高速采集与底层预处理；使用DSP软件编程实现系统的逻辑控制以及图像的高层理解与模式识别处理。整个系统包括图像采集模块、图像预处理模块、图像高层处理与模式识别模块以及结果输出模块。图像采集模块通过千兆以太网接口将数字相机的图像数据采集到FPGA中，依次经过由FPGA内部硬件电路资源实现的图像预处理模块中各个计算单元，得到边缘图像以及图像特征信息；DSP通过软件实现高层图像理解与模式识别模块，并将最终的处理结果通过结果输出模块传送给远程上位机或执行设备。

主权项

一种基于FPGA和DSP的机器视觉系统，其特征在于，该系统以千兆以太网口作为图像数据输入接口；使用FPGA内部电路实现图像的高速采集与底层预处理；使用DSP软件编程实现系统的逻辑控制以及对预处理过的图像进行高层理解与模式识别处理，并将最终处理结果通过外设接口输出，整个系统包括图像采集模块、图像预处理模块、图像高层处理与模式识别模块以及结果输出模块；其中：图像采集模块包括千兆以太网接口、数字相机控制单元、网络数据包解析单元以及数据搬运单元，利用千兆以太网接口连接具有千兆以太网接口的数字相机；数字相机控制单元通过千兆以太网接口对数字相机发送控制命令，使数字相机工作在特定的工作模式并向外传输图像数据；数字相机的图像数据以UDP数据包的形式向外传输，网络数据包解析单元负责解析数字相机输出的UDP数据包，将图像数据从数据包中提取出来；数据搬运单元负责数据在各个模块间的自主高速搬运；图像预处理模块包括滤波单元、边缘提取单元及直线段提取单元，从图像采集模块输出的图像数据依次经过滤波单元、边缘提取单元、直线段提取单元，得到预处理过后的边缘图像以及图像中的直线段信息；图像高层处理与模式识别模块通过DSP软件编程实现，用于处理图像预处理模块输出的边缘图像以及图像特征信息并将处理结果送到结果输出模块；结果输出模块包括一个百兆以太网接口和一个RS485总线协议的通用异步接收/发送器接口，负责将处理结果传送给远程控制上位机或执行设备。