机器视觉系统中基于相位的特征检测及DSP实现.pdf

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1、2013定仪表技术与传感器2013第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12机器视觉系统中基于相位的特征检测及DSP实现王赘，贾焕丽(新乡学院机电工程学院，河南新乡453000)摘要：针对现代制造业中芯片特征的检测，提出完整的机器视觉中特征检测系统的设计方案。为了兼顾系统效率及速度，设计了基于相位(PhaseCongruency)的特征检测方法，并在专用的数字视频处理芯片DSP平台实现。实验表明该系统能够针对生产线上的真实视频较好地检测出芯片的特征，达到了实时检测的要求，相比PC系统速

2、度有近40％的提高。关键词：机器视觉；特征检测；相位中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1008—1841(2013)12—0161—03PhaseCongruencyBasedFeatureDetectionandDSPImplementationinComputerVisionSystemWANGYun，JIAHuan—li(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，XinxiangUniversity，Xinxiang453000，China)Abst

3、ract：Acompletesystemdesignschemeforfeaturedetectionincomputervisionwasproposed，aimingatthechipfeaturedetectioninmodernmanufactureindustry．Fortheefficiencyandspeed，phasecongruencybasedfeaturedetectionwasdesignedandimplementedonthespecificDSPdigitalvideoprocessin

4、gplatform．Experimentsforrealvideosfrommanufacturefactoryprovedthatthissystemcaneffectivelydetectedthechipfeatureinrealtimewithtimesavingachievingto40％．Keywords：computervision；featuredetection；phasecongruency0引言1系统流程设计及硬件选型在现代制造业中，大量的零件制造过程依赖于机器视觉系为了兼顾特征检测的精度及实时

5、性，采用专用的数字视频统进行检测。从生产现场采集的视频中提取出关键特征是实处理芯片DSP-4]，型号为TMS320C6452DSP，其处理速度比普现智能化生产的前提。通PC机大大提高。通过对软件的处理延时的优化，完全可以传统人工方法是凭借检查员的经验将观测到的图像与某达到25帧／s的处理速度，即实时处理的能力。实物对比。这种方法工作效率较低且准确性不高。目前多采DSP芯片由于其内部的并行处理机制，性能得到较大提用计算机图像处理技术进行特征检测及提取，其中包括基于图高。DSP内部一般都集成了多个处理单元，它们都可以并行

6、地像特征和引入像素聚类方法等，这些方法的基本思想是根据图在同一周期内执行不同的任务J。为了提高并行处理能力，现像灰度值、梯度幅值等提取有用特征数据⋯。图像聚类方法中代DSP芯片通常采用单指令多数据流结构、超长指令字结构、包括常见的模糊c均值聚类方法和基于高斯模型的分类方法。超标量体系结构、多DSP核体系结构和DSWMCU混合结构，这目前大量的视频特征提取系统采用Pc加软件算法完成。些并行处理机制大大提高了DSP芯片的性能。按照功能的实虽然PC计算速度在不断提高，但是随着特征检测精度要求的现方式，其原理性方框图如图1所

7、示。提高，算法复杂度也相应加大。因此该方案的执行效率一直是2系统软件流程设计需要突破的瓶颈。而目前DSP(DigitalSignalProcessing)技术的视频信号采集后，图像不可避免的要加入噪声，因此采用中发展使得视频图像处理速度大大提高。从运算速度来看，DSP值滤波平滑图像的方法，既能有效地衰减噪声，又能使特征边缘中MAC(一次乘法和一次加法)时间已经从2O世纪80年代初的检测不受影响J。然后采用剪影法进行动态对象的识别。动的400ns降低到10ns以下，处理能力提高了几十倍。态对象提取之后，采用相位特征检测

8、方法来实现特征的检测。基于上述分析，文中创新点在于将基于相位(phasecongru—首先应用收敛平方算法CSA(ConvergingSquaresAlgo-eucy)的特征检测方法引入专用的数字视频处理芯片DSP平台rithm)检测输人图像频谱的峰值，通过波峰处的参数来设置Log来实现，并以现代制造业中芯片特征的检测为案例，提出完整Gabor