一款基于DSP的實(shí)時(shí)嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2 機(jī)器視覺(jué)圖像處理設(shè)計(jì)

圖4為機(jī)器視覺(jué)裝置圖像處理的流程圖。

測(cè)試中選用了裝液體的物體為杯子，設(shè)裝滿液體時(shí)，杯子特征為T(mén)z(Tz為液體連續(xù)的最小和最大的區(qū)間寬度)，液體的的彩色值范圍為RP，GP，BP。

本系統(tǒng)處理的圖像為RGB格式，像素大小設(shè)定為640x480，采用8位的RGB原始視頻數(shù)據(jù)輸出，設(shè)置為Y通道(輸出序列為BGRG)，UV通道關(guān)閉，以提高實(shí)時(shí)性，提高軟件效率。

通過(guò)DSP28335控制CMOS OV7620每隔4個(gè)點(diǎn)采集圖像數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)從IS61LV51216緩沖區(qū)中讀取，將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Bayer矩陣，再將Bayer矩陣轉(zhuǎn)換為RGB格式的彩色圖像;然后對(duì)彩色圖像進(jìn)行反畸變校正，將校正后的圖像進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)后進(jìn)行初始化，獲得裝滿液體的Tz和RP，GP，BP值;初始化后根據(jù)Tz和RP，GP，BP值對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)液位，最后將檢測(cè)的結(jié)果通過(guò)DSP283385的CAN輸出到應(yīng)用設(shè)備中。實(shí)際應(yīng)用中不通過(guò)上位機(jī)顯示圖像和處理結(jié)果，直接把處理結(jié)果通過(guò)CAN發(fā)送到PC機(jī)上對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理。

3 液位顏色識(shí)別算法

本文提出的液位顏色識(shí)別算法是基于行處理模式算法。行處理模式算法就是在讀取完一行數(shù)據(jù)后，把所在行中符合要求的連續(xù)點(diǎn)(即滿足Tz和RP，GP，BP)的最左端和最右端坐標(biāo)保存下來(lái)，可分別記為(XnL，YnL)和(XnR，YnR)。

根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出關(guān)于液體的更多信息。為了提高識(shí)別準(zhǔn)確率和識(shí)別速度，本文設(shè)計(jì)作了一些改變，同時(shí)也采用了二分法查找。以下為本設(shè)計(jì)的處理過(guò)程：

(1)首先從圖像中間行(二分法)開(kāi)始檢測(cè)，如果當(dāng)前行中有滿足Tz和RP，GP，BP，則表示當(dāng)前位置可能是液位或者液位在更高處，需向上繼續(xù)二分法查找，同時(shí)記下滿足Tz和RP，GP，BP當(dāng)前行連續(xù)點(diǎn)的最左端和最右端的橫坐標(biāo)為(XnL，XnR1);當(dāng)它的向上二分法查找行同樣滿足Tz和RP，GP，BP時(shí)，則記下它的最左端和最右端的橫坐標(biāo)為(XnL2，XnR2)。

(2)若當(dāng)前行中沒(méi)有滿足Tz和RP，GP，BP的，則表示當(dāng)前位置不是液位或者液位在更低處，需向下繼續(xù)二分法查找。

(3)設(shè)n為符合要求的第n行變量，當(dāng)它們滿足下式(1)時(shí)n置0，即液位為0：

當(dāng)滿足式(2)的條件時(shí)，對(duì)n值進(jìn)行更新。同時(shí)賦值新的迭代連續(xù)點(diǎn)的最左端和最右端的橫坐標(biāo)為(XnLx，XnRx)(其中XnLx，XnRx為全局變量)。XnLx，XnRx的值如式(3)所示：

之后不斷重復(fù)上述步驟，直到找到那個(gè)臨界行為止，即此行(液位)滿足Tz和RP，GP，BP，并且更高處的上一行不滿足Tz和RP，GP，BP，以及更低處的下一行滿足Tz和RP，GP，BP;此時(shí)，表示液位已經(jīng)檢測(cè)到。

4 液位檢測(cè)效果及分析

實(shí)驗(yàn)中，選用了綠茶液體，冰紅茶液體及自來(lái)水作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別對(duì)不同顏色的液體以及對(duì)不同液位高度同種液體進(jìn)行液位檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行計(jì)時(shí)。其中杯子高度為160 mm，最大直徑為60 mm。

表1的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)為三種液體隨機(jī)加入的量。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)檢測(cè)與人工讀數(shù)結(jié)果之間的相對(duì)誤差在保持在0.0%～0.50%之間，具有較高的測(cè)量精度，定位耗時(shí)平均為320 ms。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于DSPF28335和OV7620彩色圖像傳感器的機(jī)器視覺(jué)裝置解決方案，克服了傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的定點(diǎn)運(yùn)算，運(yùn)行速度慢，高昂費(fèi)用、高復(fù)雜性、體積龐大的缺點(diǎn)，與傳統(tǒng)模式的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)相比，具有浮點(diǎn)運(yùn)算、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、體積小、成本低、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，

從而可以有更強(qiáng)的拓展性與兼容性，性價(jià)比極高。