工業(yè)生產(chǎn)的自動化系統(tǒng)中，通過計算機視覺和子圖像處理技術來實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)測和控制，已逐漸成為一種強有力的應用技術。線陣CCD圖像傳感器應用于產(chǎn)品尺寸測量與非接觸尺寸測量、分類、條形碼識別等眾多領域。圖像檢測技術具備一個高速子圖像提取和輸出模塊，采用FPGA-EP3C25F256C8和CCD線陣圖像傳感器RL1024P,實現(xiàn)線陣CCD圖像檢測系統(tǒng)中圖像提取和輸出功能。
1 子圖像提取模塊的設計
子圖像提取模塊的功能可描述為：采用FPGA器件實現(xiàn)，根據(jù)串行輸入的黑白圖像和同步信號，提取該圖像中設定尺寸大小的子圖像。假設輸入圖像大小為i * j,某一像素點的坐標位置為(X,Y)，要取出子圖像的大小為m * n,則用c 代碼描述為：for(b=0;b
根據(jù)系統(tǒng)設計的要求，線陣CCD 圖像采集模塊采用串行的方式輸出1×1024 像素的一行圖像，子圖像提取模塊接收該圖像數(shù)據(jù)、緩沖、再輸出16×16 像素的子圖像。子圖像提取模塊的外部端口，如圖1 所示。主要信號有：像素同步時鐘信號CCD_CLK、像素數(shù)據(jù)CCD_DATA、當前輸入像素的坐標CCD_ADDR[90] ;另外，N_RST 和SYS_CLK 為系統(tǒng)提供的復位信號和處理時鐘信號。其中，每個CCD_CLK 的上升沿出現(xiàn)時CCD_DATA 像素有效，且該像素所在的位置為CCD_ADDR[90] 值。
為了實現(xiàn)每個CCD_CLK 周期內(nèi)均輸出一個子圖像，SYS_CLK應該為CCD_CLK 的10 倍左右。
本文采用“圖像轉(zhuǎn)置緩沖區(qū)”的方法來實現(xiàn)子圖像提取模塊。“圖像轉(zhuǎn)置緩沖區(qū)”是一個按行寫入(更新)、按列讀出的一個RAM 緩沖區(qū)。在FPGA 內(nèi)部設置一個1024 個單元的RAM 緩沖區(qū)，每個單元的位寬為16bits.線陣CCD 采集模塊輸出的線陣圖像與子圖像的關系，如圖2 所示。其中，第0 行表示圖像的當前行，第N 行為歷史行，每行有1024 個像素，按照p0 至p1023 的像素順序輸出。假設當前CCD_CLK 輸入的像素為第0行的p16 像素，則其對應的16X16 子圖像為圖中的陰影部分。
“圖像轉(zhuǎn)置緩沖區(qū)”RAM 塊存儲圖像的結構，如圖3 所示。
