集成dsp的视频处理卡在机器视觉中的应用

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1、集成DSP的视频处理卡在机器视觉中的应用

2、第1摘　要：针对在机器视觉的应用中普遍存在的待处理的图像数据量多且算法复杂，单机CPU无法实时完成图像处理任务，需要多台计算机组成局域网平行处理，成本高昂且可靠性低的问题。给出了集成DSP芯片的高速图像采集卡以替代主机CPU进行图像算法处理的解决方案，并指出在单台PC机上插入多块高速图像采集卡，主机的CPU只负责统一协调作用就可以较好的处理此类问题。由于该高速卡设计灵活，只需稍作改动即可应用于嵌入式设备。该高速图像处理卡在机器视觉领域内有着重要和广泛的应用前景。关键词：机器视觉

3、；PCI总线；DSP；图像处理机器视觉(MachineVision)是以机器模仿人类视觉的光学识别系统，他利用摄影机和电脑撷取、分析及解释影像内容，进而下达某些决策。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在恍┎皇屎嫌谌斯ぷ饕档奈Ｏ展ぷ骰肪郴蛉斯な泳跄岩月阋蟮某『希Ｓ没魇泳趵刺娲斯な泳酰煌痹诖笈抗ひ瞪讨校

4、萌斯な泳跫觳椴分柿啃实颓揖炔桓撸没魇泳跫觳夥椒梢源蟠筇岣呱屎蜕淖远潭取Ｊ泳醯淖畲笥诺闶怯氡还鄄獾亩韵笪藿哟ィ虼硕怨鄄庥氡还鄄庹叨疾换岵魏嗡鹕耍职踩煽俊?br>1　机器视觉系统的构成　　机器视觉一般由以下几个部分构成：照明部分；光学系统，包括图像传感器和照相机；图像采集卡/图像数字化仪，扫描仪；可视的多路传输器；工业计算机；控制执行机构。如图1所示。500)this.style.ouseg(this)">2　传统机器视觉技术中存在的问题　　机器内存中的工作由主机CPU来完成。在

5、一些图像数据量大且算法较复杂的情况下，单机的CPU往往无法实时完成运算量。这时需要由若干台计算机组成一个局域网，其中的一台计算机作为服务器，其他计算机进行图像下面以弘达仪器公司开发的铜箔板表面质量在线检测系统为例具体说明。铜箔板表面质量在线检测要求对线上的铜箔板进行非接触在线检测，该种板的尺寸为1240mm×1080mm(宽×长)，流水线速率为0.5m/s；自动识别各种瑕疵如划痕、氧化点、垫伤、异物等；检测精度为0.2mm。　　由于项目要求检测精度较高，流水线速率较高，导致了图像处理数据量的庞大。基于目前的计算机处理速

6、度，单机是无法完成检测任务的，所以他们采用基于局域网的多机并行处理系统。(如图2所示)每台计算机所连接的摄像机只负责检测钢板的一部分表面(1/4的钢板表面)。500)this.style.ouseg(this)">　　根据系统的要求他们采用了4＋1的方案，即4台客户计算机接4只CCD摄像机完成图像数据的实时采集、处理，将数据通过局域网传输到一台服务器，所有客户机的数据在服务器进行整合后，给出检测结果。　　铜箔板表面质量在线检测系统的这种解决方案的缺陷显而易见，该套系统总共配置了5台计算机，成本高昂，而且系统比较复杂，可

7、靠性降低了。2.1　改进方案　　通过在每块图像采集卡上集成高性能的DSP芯片而构成高速图像处理卡，由DSP替代计算机的CPU进行图像处理。这时DSP相当于上述解决方案中的一台计算机的CPU。进一步通过在一台计算机上插置4块这种高速卡，由主机的PCI总线控制器负责控制协调4块高速图像处理卡对总线的占用。这时主机的CPU相当于上述解决方案中的服务器。这样就节省了PC机的开销，大幅度降低了成本。图3给出这种高速图像处理卡的硬件原理图。500)this.style.ouseg(this)">2.2　硬件线路关键部分详解　　摄像

8、机将捕捉到的视频信号输入到ADC后，数字化。然后数字视频信号输入到高速FIFO中。一旦FIFO中的数字视频数据快满时，DSP将这些数据读入到内部RAM中，进行数字视频信号的算法处理。图像处理算法对各种瑕疵如划痕、氧化点、垫伤、异物等进行检测，并与标准进行对比，对于超标的，进行纪录。DSP将最后的运算结果输入给PCI总线控制器。PCI总线控制器以DMA方式将运算结果传到主机的内存中。这时主机的CPU相当于上述方案中的服务器，他只对4片集成高速DSP的视频处理卡处理后的结果进行统计分析，不做图像的算法处理。下面结合具体的芯

9、片，介绍一下集成DSP的高速图像处理卡(芯片的型号与具体应用相关)。　　ADC芯片可以选Philips的SAA7114，SAA7114支持NTSC/PAL/SECEM制式，A/D转换精度是9b，并行输出8b视频输出带为27MHz。每一个时钟周期(1/27MHz)并行输出1个字节，除了输出数字象素外，SAA7114还输出时钟信号以同