基于机器视觉的纸张缺陷检测系统的研究

论文摘要

纸张缺陷视觉检测是利用相机对纸幅快速拍照,利用计算机进行处理、分类,然后自动判别纸张缺陷类别。典型的纸张缺陷有孔洞、裂痕、污点、褶子、透明点、尘埃等。纸病的性质如形式、大小、结构、位置等能反映出纸病的起源,可以根据其有效特征进行精确分类。本文介绍了机器视觉检测技术的概念、原理、研究现状和发展趋势,针对纸张缺陷视觉检测的特点,论述了基于机器视觉的纸张缺陷视觉检测系统的总体设计方案,及各个组成部分的设计。本文的主要内容以及完成的主要工作如下:一、本文简要介绍了机器视觉的概念,并将机器视觉检测技术应用到纸张缺陷检测中,并简单介绍了基于机器视觉的纸张缺陷检测的研究现状和发展前景。二、针对纸张缺陷检测速度高、精度高、实时性处理的要求,提出了一种基于FPGA+DSP的嵌入式图像处理器的设计方案用于纸张缺陷视觉检测系统。三、在XILINX ISE4.1集成开发环境中,利用Verilog HDL语言完成了基于FPGA的视频图像采集及预处理程序的设计,并完成仿真。四、根据建立的基于FPGA+DSP的图像处理器模型,完成系统的硬件设计及PCB设计并分别进行了介绍。五、研究了图像处理算法在高性能DSP中的实现,开发出了高效实用的图像处理识别程序,并给出了程序流程图及详细说明。六、系统实现了视频图像采集处理板的软硬件设计和调试,完成了整个视觉检测系统的初步搭建,并对系统的性能进行了初步测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 机器视觉检测技术概述与发展
• 1.1.1 机器视觉检测的概念
• 1.1.2 机器视觉检测技术在工业生产中的应用
• 1.1.3 机器视觉检测技术的发展
• 1.2 基于机器视觉检测技术的纸张缺陷检测技术概述
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 纸张缺陷视觉检测系统的方案研究
• 2.1 纸张的机器视觉检测技术原理综述
• 2.1.1 纸张图像的获取
• 2.1.2 图像的处理和分析
• 2.1.3 结果输出及执行
• 2.2 纸张缺陷视觉检测系统的总体设计方案
• 2.2.1 系统的总体结构设计
• 2.2.2 成像单元设计
• 2.3 图像处理器的设计方案
• 2.4 基于FPGA+DSP 的图像处理器的总体设计
• 2.5 系统的工作流程
• 第3章 基于 FPGA 的图像预处理算法及仿真实现
• 3.1 预处理滤波方法简介
• 3.2 中值滤波技术介绍
• 3.2.1 中值滤波原理
• 3.2.2 中值滤波与均值滤波在VC++下的仿真
• 3.3 中值滤波的FPGA 实现
• 3.3.1 基于FPGA 的3×3 模板的硬件构成
• 3.3.2 基于FPGA 的移位寄存器块的实现
• 3.3.3 基于FPGA 的排序模块
• 3.3.4 中值滤波实现及试验结果
• 第4章 基于 FPGA+DSP 的图像处理器的硬件设计
• 4.1 DSP 的特点及系统设计开发流程
• 4.1.1 DSP 的特点
• 4.1.2 DSP 系统的硬件设计流程
• 4.2 图像处理器芯片选择
• 4.2.1 DSP 芯片的选择
• 4.2.2 FPGA 芯片的选择
• 4.3 基于FPGA 的图像采集预处理电路设计
• 4.3.1 SAA7111A 视频解码芯片介绍
• 4.3.2 SAA7111A 视频解码电路设计
• 4.4 DSP 电路设计
• 4.4.1 TMS320DM642 的外部存储器EMIFA 接口
• 4.4.2 TMS320DM642 的外部存储器扩展
• 4.4.3 TMS320DM642 的时钟系统
• 4.4.4 DSP 监控复位系统
• 4.5 USB 主机接口设计
• 4.5.1 USB 总线及其接口芯片ISP1581
• 4.5.2 TMS320DM642 的USB 接口设计
• 4.6 TMS320DM642 的电源设计
• 4.7 硬件设计的其它问题
• 4.7.1 解码芯片的采样速率
• 4.7.2 系统时序问题
• 4.8 印制电路板（PCB）的设计
• 第5章 系统软件设计与系统实现
• 5.1 DSP 的系统设计开发流程
• 5.1.1 项目建立
• 5.1.2 项目调试
• 5.2 系统软件的整体结构描述
• 5.3 视频图像采集预处理软件设计
• 5.3.1 图像采集预处理的FPGA 实现
• 5.3.2 DSP 中断响应流程
• 5.4 图像处理识别算法的软件设计
• 5.4.1 边缘检测算法的软件设计
• 5.4.2 图像分割算法的实现
• 5.4.3 缺陷分类识别算法的实现
• 5.5 检测系统的组成与运行结果测试
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文