一款基于DSP的實(shí)時(shí)嵌入式機器視覺(jué)系統設計

2.2 機器視覺(jué)圖像處理設計

圖4為機器視覺(jué)裝置圖像處理的流程圖。

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

本系統處理的圖像為RGB格式，像素大小設定為640x480，采用8位的RGB原始視頻數據輸出，設置為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)采集圖像數據，圖像數據從IS61LV51216緩沖區中讀取，將讀取的數據轉換為Bayer矩陣，再將Bayer矩陣轉換為RGB格式的彩色圖像;然后對彩色圖像進(jìn)行反畸變校正，將校正后的圖像進(jìn)行定標。定標后進(jìn)行初始化，獲得裝滿(mǎn)液體的Tz和RP，GP，BP值;初始化后根據Tz和RP，GP，BP值對目標進(jìn)行檢測液位，最后將檢測的結果通過(guò)DSP283385的CAN輸出到應用設備中。實(shí)際應用中不通過(guò)上位機顯示圖像和處理結果，直接把處理結果通過(guò)CAN發(fā)送到PC機上對檢測結果進(jìn)行處理。

3 液位顏色識別算法

本文提出的液位顏色識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據后，把所在行中符合要求的連續點(diǎn)(即滿(mǎn)足Tz和RP，GP，BP)的最左端和最右端坐標保存下來(lái)，可分別記為(XnL，YnL)和(XnR，YnR)。

根據得到的數據，可以計算出關(guān)于液體的更多信息。為了提高識別準確率和識別速度，本文設計作了一些改變，同時(shí)也采用了二分法查找。以下為本設計的處理過(guò)程：

(1)首先從圖像中間行(二分法)開(kāi)始檢測，如果當前行中有滿(mǎn)足Tz和RP，GP，BP，則表示當前位置可能是液位或者液位在更高處，需向上繼續二分法查找，同時(shí)記下滿(mǎn)足Tz和RP，GP，BP當前行連續點(diǎn)的最左端和最右端的橫坐標為(XnL，XnR1);當它的向上二分法查找行同樣滿(mǎn)足Tz和RP，GP，BP時(shí)，則記下它的最左端和最右端的橫坐標為(XnL2，XnR2)。

(2)若當前行中沒(méi)有滿(mǎn)足Tz和RP，GP，BP的，則表示當前位置不是液位或者液位在更低處，需向下繼續二分法查找。

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

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

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

4 液位檢測效果及分析

實(shí)驗中，選用了綠茶液體，冰紅茶液體及自來(lái)水作為實(shí)驗對象，分別對不同顏色的液體以及對不同液位高度同種液體進(jìn)行液位檢測，并對檢測過(guò)程進(jìn)行計時(shí)。其中杯子高度為160 mm，最大直徑為60 mm。

表1的檢測實(shí)驗為三種液體隨機加入的量。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗，系統檢測與人工讀數結果之間的相對誤差在保持在0.0%～0.50%之間，具有較高的測量精度，定位耗時(shí)平均為320 ms。

5 結語(yǔ)

本文提出了基于DSPF28335和OV7620彩色圖像傳感器的機器視覺(jué)裝置解決方案，克服了傳統機器視覺(jué)系統的定點(diǎn)運算，運行速度慢，高昂費用、高復雜性、體積龐大的缺點(diǎn)，與傳統模式的機器視覺(jué)系統相比，具有浮點(diǎn)運算、實(shí)時(shí)性強、體積小、成本低、設計靈活等優(yōu)點(diǎn)，

從而可以有更強的拓展性與兼容性，性?xún)r(jià)比極高。