基于SOPC技術(shù)的PET瓶缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計

在各模塊中主要介紹以下幾個模塊：
(1)圖像采集模塊。圖像采集采用的是TRDB-DC2模塊。該模塊由1片高像素的CMOS圖像傳感芯片和1個聚焦鏡頭組成。圖像采集通過CMOS Sen-sor采集圖像后，再由I2C總線對圖像傳感器進(jìn)行配置，然后再根據(jù)圖像傳感器的時序特性來讀取采集到的圖像點陣。由于采集到的圖像點陣是： Bayer色彩空間，因而還要由相應(yīng)的算法將其轉(zhuǎn)換為RGB色彩空間，再把圖像點陣數(shù)據(jù)存入SDRAM，而VGA顯示部分則從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)來顯示。SDRAM控制器采用雙口SDRAM控制方法。圖像處理部分也可以從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)來處理。其硬件模塊如圖4所示。
(2)圖像預(yù)處理模塊。從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)，采用硬件語言對圖像預(yù)處理實現(xiàn)圖像的灰度變化、閾值分割和二值化處理。其硬件模塊圖如圖5所示。

(3)VGA硬件模塊。VGA控制器外接一個存儲器，以保存當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)。控制器根據(jù)不同時刻在VGA上顯示的像素位置，計算出存儲器中當(dāng)前數(shù)據(jù)存放的地址，并輸出存儲器地址(oAddress信號)。外接存儲器控制器從該地址中讀取數(shù)據(jù)，返回給VGA控制器(iRed，iGreen，iBlue)。 VGA控制器將顯示數(shù)據(jù)輸出到D／A轉(zhuǎn)換器上。依據(jù)其水平與垂直時序設(shè)計的VGA控制器如圖6所示。通過VGA controller器件，可以實時將圖像直接顯示在VGA上。

2 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
2．1 軟件總體設(shè)計
系統(tǒng)配置完成后，攝像頭獲取圖像，送人SDRAM存儲器，每幀圖像經(jīng)轉(zhuǎn)換生成圖像數(shù)據(jù)進(jìn)入預(yù)處理模塊進(jìn)行灰度變化、閾值分割、二值化和邊緣跟蹤，使用硬件語言進(jìn)行處理和結(jié)合NIOSⅡ處理器進(jìn)行圖像的先后續(xù)處理和控制，處理后的圖像經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換在監(jiān)視器上實時顯示。系統(tǒng)軟件總流程圖如圖7所示。
2．2 圖像后處理算法的設(shè)計
2．2．1 NIOS中使用C++實現(xiàn)圖像檢測判斷準(zhǔn)則
(1)求取瓶蓋上邊緣到基準(zhǔn)線的最大距離，先與標(biāo)準(zhǔn)瓶蓋的上邊緣到基準(zhǔn)線的標(biāo)準(zhǔn)距離比較，判斷瓶蓋旋封是否合格，大于標(biāo)準(zhǔn)距離，認(rèn)為瓶子不合格，剔除瓶子。
(2)通過左邊緣直線、右邊緣直線分別和基準(zhǔn)線、上邊緣的直線之間的夾角來判斷瓶蓋旋封是否合格，如果4個夾角都在(90°－δ)內(nèi)(δ為一個允許的誤差，取一個很小的角度)，認(rèn)為瓶子合格，否則瓶子不合格，剔除。
2．2．2 設(shè)計步驟
(1)采集經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)后，首先找出瓶蓋和瓶身的分割線，該分割線位于瓶頸區(qū)域，通過分割線，確定瓶蓋所在區(qū)域，縮小了后面圖像的識別范圍，如圖8所示。