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基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-11-29
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-05-14
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-12-01
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-11-29
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811444510.2 申请日 2018-11-29
公开/公告号 CN109660774B 公开/公告日 2020-12-01
授权日 2020-12-01 预估到期日 2038-11-29
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 H04N9/04G06T7/00G06T5/00G06T1/60 主分类号 H04N9/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 108389165 A,2018.08.10CN 107895342 A,2018.04.10CN 105335969 A,2016.02.17李亚鹏.CCD错位成像系统与高分辨率图像重构技术《.中国博士学位论文全文数据库(信息科技辑)》.2015,(第9期),I138-57.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 黄继业、龚南飞、陈派宁、何志伟、高明煜、李竹 第一发明人 黄继业
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱月芬
摘要
本发明公开了基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法,本发明设定2个移位寄存器,分别用来缓存颜色R行和G行的像素;设定3个RAM用来保存RGB的校正参数,对线阵相机拍摄到像素数据进行校正;设定一个位宽为3r的寄存器,将3个位宽为r位的单通道颜色值复合为1个3r位的数据;用去背景模块,对整个3r位的数据进行背景判别操作;设定一个移位寄存器用来保存去背景后的像素,通过一个T*T位宽的寄存器,对其进行去边缘操作;将结果保存在寄存器di中并输出。本发明能自行调节像素值的缓存行数,以达到最优的错位图像复合效果,并且可以进一步去除图像像素值错位造成的彩边和图像自身的噪点,以获得更加清晰符合实际的图像数据。
  • 摘要附图
    基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-12-01 授权
2 2019-05-14 实质审查的生效 IPC(主分类): H04N 9/04 专利申请号: 201811444510.2 申请日: 2018.11.29
3 2019-04-19 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法,其特征在于,包括以下步骤:
以B行像素为基准,设定2个移位寄存器DataBuffer_R和DataBuffer_G,分别用来缓存颜色R行的像素和颜色G行的像素,其中R行像素缓存的行数为2n行,G行像素缓存的行数为n行;缓存后同时输出的R行,G行,B行像素数据为R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,每个通道像素的位宽为k;
设定3个RAM分别为CorrCoeff_R,CorrCoeff_G,CorrCoeff_B,用来保存RGB三种像素值的校正参数;假设每一行像素的处理为一整个周期,在第i时钟,分别读取三个RAM的i地址中的左移m位后的校正参数;在第i+1时钟,将读取得到的R,G,B三种像素值对应的校正参数分别乘上R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,获得R_temp2,G_temp2,B_temp2;在第i+2时钟,将R_temp2,G_temp2,B_temp2右移m位;在第i+3时钟,将右移m位后的R_temp2,G_temp2,B_temp2分别赋值给R_Corr_out,G_Corr_out,B_Corr_out,此时同时输出错位复合后的RGB像素值;
设定一个位宽为3r的寄存器clr_RGB,根据实际的k位像素数据采集情况,截取其中的r位像素数据,并将3个r位的像素数据整合为一个3r位的数据,其中1~r位为B像素值,r+1~
2r位为G像素值,2r+1~3r位为R像素值;
将3r位的整合像素数据输入到去背景模块中,其中预先设定了R,G,B颜色值的上下范围,输出像素数据CMPout,其中前景色像素数据为1、背景色像素数据为0;
设定一个移位寄存器名为linebuffer,用来保存去背景后的像素数据CMPout,其中抽头的数量为T,每个抽头输出分别为tap1,tap2……tapT,每个抽头之间的间隔为一行有效像素的数量,设定为S,则linebuffer中保存的像素数据个数为S*T个;设定一个位宽为T*T的寄存器array,在每个时钟内,将linebuffer中输出的tap1,tap2……tapT分别赋值给array[T*(T-1)],array[T*(T-2)]……array[0];同时,将array寄存器中,除array[T*T-
1],array[T*(T-1)-1],array[T*(T-2)-1]……array[T-1]以外的值,均左移一位;其中,1~T位为第1行像素,T+1~2T位为第2行像素,2T+1~3T位为第3行像素……T*(T-1)+1~T*T位为第T行像素;
将array中的每一位进行与操作,即array[0]&array[1]&array[2]&……&array[T*T-
2]&array[T*T-1],将结果保存在寄存器di中并输出,即为最后得到的错位复合去彩边后的图像数据。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器视觉领域,具体涉及到一种基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法的实现。

背景技术

[0002] 分选设备是工业上一种较为常用的装置,由顶部的喂料器,将物料送入倾斜的滑槽中均匀滑落,再由线阵相机采集物料的图像数据,根据图像的特征不同,结合相对应的算法,通过高速气阀喷气吹离来剔除物料。由于线阵相机自身结构和工艺的限制,RGB三行光传感器平行排列,并且有一定间距,难以做到完全重合,导致采集到的RGB三个通道的图像数据呈现一定程度的错位,无法完全重合。在实际采集物料图像的过程中,随着物料和线阵相机的距离增大,这种错位会被进一步放大,从而导致拍摄到的物料边缘出现彩边,对后续FPGA中的图像处理算法结果造成不良影响。若线阵相机的RGB三行光传感器的间距达到足够小,则可以减小这种图像上的错位和彩边状况。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足,提供了一种基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法,这种方法主要使用在线阵相机图像采集和预处理过程中,主要包括:根据线阵相机和物料的距离,初步对线阵相机采集的RGB图像数据分别进行若干行缓存;同时输出分别缓存若干行之后的RGB图像数据,并通过校正模块,以达到RGB色彩错位调整和复合的目的,初步消除彩边;通过图像去背景模块,识别出物料,前景设置为1,背景设置为0;对前景进行去边缘操作,以达到进一步消除彩边和图像噪点的效果。
[0004] 本发明的实现过程主要分为以下几个步骤:
[0005] 设定2个移位寄存器DataBuffer_R和DataBuffer_G,分别用来缓存颜色R行的像素和颜色G行的像素,其中R行像素缓存的行数为2n行,G行像素缓存的行数为n行;缓存后同时输出的3行像素数据为R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,每个通道像素的位宽为k;
[0006] 设定3个RAM分别为CorrCoeff_R,CorrCoeff_G,CorrCoeff_B,用来保存RGB三种像素值的校正参数;假设每一行像素的处理为一整个周期,在第i时钟,分别读取三个RAM中i地址的左移m位后的校正参数;在i+1时钟,将读取得到的3个校正参数分别乘上R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,获得R_temp2,G_temp2,B_temp2;在i+2时钟,将R_temp2,G_temp2,B_temp2右移m位;在i+3时钟,将右移m位后的R_temp2,G_temp2,B_temp2赋值给R_Corr_out,G_Corr_out,B_Corr_out,此时同时输出3行错位复合后的RGB像素值;
[0007] 设定一个位宽为3r的寄存器clr_RGB,根据实际的k位像素数据采集情况,截取其中的r位像素数据,并将3个r位的像素数据整合为一个3r位的数据clr_RGB,其中1~r位为B像素值,r+1~2r位为G像素值,2r+1~3r位为R像素值;
[0008] 将3r位的整合像素数据clr_RGB输入到去背景模块中,其中预先设定了R,G,B颜色值的上下范围,输出CMPout前景色为1,背景色为0;
[0009] 设定一个移位寄存器名为linebuffer,用来保存去背景后的像素CMPout,其中抽头的数量为T,每个抽头输出分别为tap1,tap2……tapT,每个抽头之间的间隔为一行有效像素的数量,设定为S,则linebuffer中保存的像素数据个数为S*T个;设定一个位宽为T*T的寄存器array,在每个时钟内,将linebuffer中输出的tap1,tap2……tapT分别赋值给array[T*(T-1)],array[T*(T-2)]……array[0];同时,将array寄存器中,除array[T*T-1],array[T*(T-1)-1],array[T*(T-2)-1]……array[T-1]以外的值,均左移一位;其中,1~T位为第1行像素,T+1~2T位为第2行像素,2T+1~3T位为第3行像素……T*(T-1)+1~T*T位为第T行像素;
[0010] 将array中的每一位进行与操作,即array[0]&array[1]&array[2]&……&array[T*T-2]&array[T*T-1],将结果保存在寄存器di中并输出,即为最后得到的错位复合去彩边后的图像数据。
[0011] 与现有的技术相比,本发明的有益效果是:实现了一种基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法,这种方法的优势在于,可在步骤S10中,根据实际中线阵相机和物料的距离,以及物料运动的速度,自行调节像素值的缓存行数,以达到最优的错位图像复合效果,并且在后续进行图像校正和物料边缘去除过程,可以进一步去除图像像素值错位造成的彩边和图像自身的噪点,以获得更加清晰符合实际的图像数据,可以明显改善后期图像处理的算法效果。

实施方案

[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0015] 相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0016] 参见图1,为本发明实施例的本发明的技术方案为基于FPGA的线阵图像复合去彩边方法的步骤流程图,包括以下步骤:
[0017] S10:线阵相机传感器的排列方式为R、G、B,则以B行像素为基准,设定2个移位寄存器DataBuffer_R和DataBuffer_G,分别用来缓存颜色R行的像素和颜色G行的像素,其中R行像素缓存的行数为2n行,G行像素缓存的行数为1n行,n=1。缓存后同时输出的3行像素数据为R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,每个通道像素的位宽为12位。
[0018] S20:如图2所示,设定3个RAM分别为CorrCoeff_R,CorrCoeff_G,CorrCoeff_B,用来保存RGB三种像素值的校正参数。假设每一行像素的处理为一整个周期,在第1时钟,分别读取三个RAM中地址为1的校正参数;在2时钟,将读取得到的3个校正参数分别乘上R_CCD_in,G_CCD_in,B_CCD_in,获得R_temp2,G_temp2,B_temp2;在3时钟,将R_temp2,G_temp2,B_temp2右移14位;在4时钟,将R_temp2,G_temp2,B_temp2赋值给R_Corr_out,G_Corr_out,B_Corr_out,此时同时输出3行错位复合后的RGB像素值。
[0019] S30:设定一个位宽为24位的寄存器clr_RGB,根据实际的12位像素数据采集情况,截取其中的4~11位像素数据,并将3个8位的像素数据整合为一个24位的数据clr_RGB,其中1~8位为B像素值,9~16为G像素值,17~24位为R像素值。
[0020] S40:将3r位的整合像素数据clr_RGB输入到去背景模块中,其中预先设定了R,G,B颜色值的上下范围,输出CMPout前景色为1,背景色为0。
[0021] S50:设定一个移位寄存器名为linebuffer,用来保存去背景后的像素CMPout,其中抽头的数量为5,输出分别为tap1,tap2,tap3,tap4,tap5,每个抽头之间的间隔为一行有效像素的数量,此处为2048个,则linebuffer中可以保存的像素数据个数为10240个。设定一个位宽为25的寄存器array,在每个时钟内,将linebuffer中输出的tap1,tap2,tap3,tap4,tap5分别赋值给array[20],array[15],array[10],array[5],array[0]。同时,将array寄存器中,除array[4],array[9],array[14],array[19],array[24]以外的值,均左移一位。其中,1~5位为第1行像素,6~10位为第2行像素,11~15位为第3行像素,16~20位为第4行像素,21~25位为第5行像素。
[0022] S60:将array中的每一位进行与操作,即array[0]&array[1]|array[2]&……&array[23]&array[24],将结果保存在寄存器di中并输出,即为最后得到的错位复合去彩边后的图像数据。
[0023] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

[0012] 图1为本发明实施例的基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法的步骤流程图;
[0013] 图2为本发明实施例的基于FPGA的线阵错位图像复合去彩边方法中S20中的像素值校正状态转换图。
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