基于DSP的铸坯表面图像信号采集系统的研究

论文摘要

铸坯表面测温是钢铁冶炼的重要环节,因此要实现对铸坯表面温度的准确测量,就必须对其热图像进行采集和分析,并通过稳定的信号传输方式将采集到的图像信号传输到上位机进行显示和分析工作。而由于钢铁冶炼生产环境的高温、多尘、剧烈震动、强电磁干扰和复杂背景干扰,往往导致图像检测系统采集的图像噪声严重、干扰情况复杂、信息大量缺失。因此,对铸坯表面热图像信息的可靠采集一直是图像检测中的技术难题。其突出问题是,采用传统红外测温仪的单点测温方式无法稳定而准确的得到铸坯表面的真实温度,而且在恶劣的现场环境下,模拟信号得不到可靠而有效的传输,从而造成连铸生产过程视觉检测系统的测量精度降低,甚至无法进行实时测量,最终导致控制系统无法对连铸过程进行有效而准确的控制。本文设计了一种基于DSP的图像采集系统,它由CCD模块、DSP模块以及上位机三部分组成。其中以面阵CCD作为系统的前端图像传感器,通过对CCD信号处理信号处理电路的设计和实现来完成图像信号的输出及其A/D转换；DSP模块作为整个系统的核心部分,它负责完成对前端CCD输出图像信号的采集、存储工作和以太网帧的封装及发送工作；而上位机则采用Socket技术来实现对网络数据包的接收功能,并将接收到的Raw格式图像转换为DIB格式,使其能正常显示。最后,对该系统进行了测试和分析工作,验证该系统的功能以及效果。该系统基本实现对图像信号的采集、传输和显示功能。首先,采用面阵CCD能有效地改善以往红外测温仪单点测温方式的不足,即通过对面阵CCD输出的图像信息进行分析可以得出准确的铸坯温度信息；同时多媒体专用DSP芯片的应用使得该采集系统更适用于图像处理领域,以便将来能更好的进行图像处理算法的开发工作；而以太网传输方式的实现,能更好的实现数字信号的稳定快速传输,减少甚至避免连铸现场对信号的干扰,保证图像信号的完整性、准确性以及实时性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 CCD图像采集模式的应用现状
• 1.3 本文主要工作及论文结构
• 第2章 系统的总体分析与设计
• 2.1 基于图像检测的铸坯表面测温方式的确定
• 2.1.1 红外测温仪测温原理
• 2.1.2 面阵CCD的测温原理
• 2.1.3 图像采集方式的确定
• 2.2 图像采集系统的设计
• 2.2.1 系统整体架构
• 2.2.2 关键技术分析
• 2.2.3 软件开发环境
• 2.3 本章小结
• 第3章 CCD信号处理电路及驱动时序的设计
• 3.1 CCD的工作原理
• 3.2 CCD信号处理电路设计
• 3.2.1 CCD信号处理电路原理
• 3.2.2 CCD信号处理电路的实现
• 3.2.3 驱动时序设计
• 3.2.4 驱动时序的测试及分析
• 3.3 电源设计
• 3.3.1 基于MAX1585的电源方案
• 3.3.2 电源模块的实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于DSP的图像采集平台
• 4.1 数字信号处理器TMS320DM643的简介
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 片上主要外设
• 4.2 DSP图像采集平台的设计
• 4.2.1 复位电路
• 4.2.2 时钟电路
• 4.2.3 视频口连接电路
• 4.2.4 外部存储器连接电路
• 4.2.5 网络接口电路
• 4.3 本章小结
• 第5章 图像信号的传输及显示
• 5.1 网络通信技术简介
• 5.1.1 TCP/IP协议栈的体系结构
• 5.1.2 网际协议IP
• 5.1.3 用户数据报协议UDP
• 5.1.4 Socket技术的简介
• 5.2 图像格式的分析
• 5.2.1 Raw格式
• 5.2.2 Bmp格式
• 5.3 软件设计
• 5.3.1 下位机程序设计
• 5.3.2 上位机程序设计
• 5.4 实验分析
• 5.4.1 上位机Raw图片的连续显示
• 5.4.2 图像的网络传输及显示
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文研究工作的总结
• 6.2 对未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢