基于soc的布匹表面瑕疵实时视觉检测技术的研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：基于SoC的布匹表面瑕疵实时视觉检测技术的研究英文并列题目：ResearchofReal-timeVisualDetectionTechnologyforFabricSurfaceDefectBasedonSoC研究生：黄张祥专业：控制科学与工程研究方向：模式识别与智能系统导师：白瑞林教授指导小组成员：学位授予日期：2016.6答辩委员会主席：杨慧中江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月摘要摘要工业产品质量检测中，机器视觉检测技术逐渐代替效率低下的人工检测方式，在市场需求加大、竞争增强的趋势下，传统机器视觉仍存在设计针对性不强、检出率和实时性不高、

2、系统臃肿等难题。为弥补传统视觉检测系统的不足，利用嵌入式系统高性能低功耗、可裁剪性设计等优势，本文以本色、纯色布匹为主要检测对象，在详尽分析国内外现有视觉检测设备及技术的基础上，设计基于ZynqSoC和CMOS相机的嵌入式机器视觉检测系统。系统通过PS端实时系统实现相机图像采集、PL与PS端图像处理、PS与PL之间信息传递和数据交互、内外部通信等任务，并改进和优化设计检测算法。针对图像显著性区域检测中常见的准确率不高、分辨率低、实时性不强等问题，结合图像底层特征的互补性，提出一种基于RGB和CIELAB颜色特征、边缘特征的显著性区域检测算法。分析融合算法可实现方式，利用软硬件协同技术优化设

3、计基于PL端的高斯差分处理、颜色空间转换、DCT/IDCT等运算模块，并固化为IP核进行硬件部分集成IP设计，算法其它部分及控制流程类基于PS端软件实现。经过实验分析，与5种流行算法相比，该算法能够更好地抑制背景部分，在布匹瑕疵检测中具有较高的有效性和快速性。针对布匹图像瑕疵区域快速定位和纹理特征提取问题，提出一种视觉显著性分析和最优椭圆Gabor滤波相结合的半监督式布匹瑕疵检测方法。构建中心、频率和方向均可调整的椭圆Gabor滤波器，离线阶段采用差分进化算法对无瑕疵样本图像进行EGF的参数寻优，得到最优EGF；在线检测阶段，基于PL端优化设计实现快速中值滤波、RGB到CIELAB格式颜色

4、空间转换、LAB三通道最优EGF处理，通过AXIVDMA总线将图像数据传输到PS端，并计算滤波前后图像特征向量，提取瑕疵显著区域，确定阈值分离瑕疵。该方法有效地抑制了背景凸显瑕疵区域，对块状、线状等类型的平纹、斜纹布匹瑕疵检测有较高的有效性，四种类型布匹瑕疵的平均检出率可达到94.4%，且软硬件结合提高了算法实时性。为验证本文基于SoC嵌入式视觉检测系统的整体性能，搭建了实时图像采集、处理及显示集成IP设计，分析了检测算法基于PL与PS端的设计与实现等，构建了实时Linux系统多任务调度平台，并对检测系统进行测试分析，结果显示系统运行良好。关键词：机器视觉；嵌入式系统；布匹瑕疵；椭圆Gab

5、or滤波；软硬件协同设计IAbstractAbstractInindustrialproductqualitydetection,machinevisiondetectiontechnologygraduallyreplaceinefficientartificialdetectionmethod,traditionalmachinevisionstillexistlowpertinence,lowreal-timeanddetectionrate,thebloatedsystemandotherproblems,intheincreasingofmarketdemandandthetre

6、ndofenhancedcompetition.Tomakeupfortheshortcomingsoftraditionalvisualdetectionsystem,basedontheadvantagesofembeddedsystemlikehigh-performance,low-powerandtailoringdesign.Thispaperadoptnankin,purecolorclothasthemainobjectofdetection,analyzingindetailonthebasisofvisualdetectionequipmentandtechnology

7、domesticandoverseas,designthedetectionsystembasedontheembeddedZynqSoCandCMOScamera.Thereal-timeoperationsystemcontrolcameraimageacquisition,imageprocessingbasedonPLandPS,informationtransmissionanddataexchangebetw