基于机器视觉的布匹破损在线检测系统的研究

摘要

随着世界科学技术的不断创新，当下，日渐盛行的机器视觉检测一度在各行各业中得到了广大研究者的应用。在食品生产过程中，通常要使用布匹对食品生产中的食液进行过滤，去除杂质保留优质的食液,再进行后续处理;但由于布匹在重复使用的过程中常常需要折叠与挤压，容易造成布匹的破损，如果此时再使用破损的布匹进行生产将会造成食品原材料的浪费。因此本文研究了一种在达芬奇DM6467平台上运行的布匹破损在线检测系统。这套系统运用了工业机器视觉技术、图像破损检测技术及网络控制技术进行设计，满足工业生产过程中分布式在线检测、控制、管理等要求。
　　本研究主要内容包括：第一，介绍了机器视觉的国内外研究现状及布匹检测的研究现状。第二，介绍了布匹破损在线检测系统的总体框架，它包括布匹检测的硬件和软件系统。最后根据客户的实际要求，提出了本检测系统的主要性能指标。第三，介绍了布匹采集光源的对比、选择和布匹破损检测的硬件原理，并搭建了由红外光源、光学系统、工业高清摄像机、TMS320DM6467开发板、图像处理单元、网络通讯系统、同步控制器、系统控制器、电源组成的硬件实验平台。第四，搭建了Linux开发环境及各种服务器配置，并讲述了达芬奇技术的算法引擎Codec Engine和API函数，Codec Engine算法的开发流程，同时分析了Linux的多线程设计（线程的基本操作、同步和互斥），最后介绍了布匹图像破损检测应用软件的设计。第五，结合布匹破损的检测要求，对于图像滤波、增强、分割、识别等多种经典算法，实验分析比较了各种算法的优劣，选择了适合本项目的中值滤波、基于二维类间方差多门限分割等算法，并在达芬奇SEED-DVS6467T开发板上验证了整套算法的可行性。最后，以Linux为软件平台，开发出了一套布匹破损在线检测系统软件，能实时自动检测出工业自动化生产线过程中的常见布匹破损;能够显示破损图像以及破损位置、面积等信息，并能对破损图像数据存储管理，同时发出报警信息。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 机器视觉的国内外研究现状

1．3 布匹检测的研究现状

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 布匹破损在线检测系统的总体框架

2．1 布匹检测的硬件系统

2．2 布匹检测的软件系统

2．3 检测系统的主要性能指标

2．4 本章小结

第三章 布匹破损检测硬件平台设计

3．1 基于红外光的布匹采集硬件

3．1．1 用可见光照射布匹

3．1．2 用红外光照射布匹

3．1．3 照射光源对比分析

3．2 布匹破损检测的硬件原理

3．3 基于达芬奇技术的布匹检测硬件设计

3．3．1 达芬奇技术

3．3．2 TMS320DM6467硬件结构

3．4 布匹破损检测硬件平台总体设计

3．5 本章小结

第四章 布匹图像检测应用软件设计

4．1 Linux开发环境搭建

4．2 达芬奇软件开发

4．2．1 达芬奇开发套件

4．2．2 设置交叉编译器

4．2．3 Linux内核配置

4．2．4 Linux内核编译

4．2．5 配置网络文件系统

4．2．6 TFTP启动操作

4．3 达芬奇技术的算法引擎Codec Engine

4．3．1 Codec Engine概述

4．3．2 Codec Engine API介绍

4．3．3 Codec Engine算法的开发流程

4．4 基于Linux多线程的设计

4．4．1 线程的基本操作

4．4．2 线程同步

4．4．3 线程互斥

4．5 布匹图像检测应用程序设计

4．5．1 布匹图像检测软件框架

4．5．2 主线程

4．5．3 控制线程

4．5．4 串口线程

4．5．5 图像采集线程

4．5．6 图像处理线程

4．5．7 显示线程

4．6 本章小结

第五章 布匹检测系统的算法研究

5．1 布匹破损图像描述

5．2 图像的预处理

5．2．1 图像灰度化处理

5．2．2 图像滤波处理

5．2．3 图像增强

5．3 布匹破损图像分割算法研究

5．3．1 矩不变自动化阈值门限法

5．3．2 基于二维类间方差多门限分割

5．4 基于二维类问方差多门限的布匹破损检测算法设计

5．4．1 布匹破损面积算法设计

5．4．2 布匹破损算法的总体设计

5．5 本章小结

第六章 布匹在线检测算法的实现

6．1 算法在DM6467平台上的移植

6．1．1 算法Codec的实现

6．1．2 配置DSP端服务器

6．1．3 ARM端APP的设计

6．2 程序运行结果

6．3 布匹破损在线检测系统实现效果

6．4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢