织物疵点在线检测关键技术研究及FPGA实现

论文摘要

织物疵点检测是现代纺织品质量控制中最为重要的一个环节。目前企业纺织品质量检测大都靠人工完成。由于人眼视觉的暂留效应、人眼识别能力的限制以及人的主观因素影响，导致疵点检测的速率及准确率偏低、成本偏高等弊端，人工检测已成为制约我国纺织业发展的主要瓶颈之一。随着纺织工业自动化、信息化水平的不断提升，研究基于机器视觉的织物疵点在线检测技术越来越多地受到国内外学者的高度关注和重视。针对目前织物疵点在线检测系统中存在的瓶颈问题，本文研究了织物疵点在线检测关键技术及FPGA实现技术。因此，该选题具有重要的现实意义和应用价值，并得到了陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项项目“坯布疵点在线自动检测系统核心技术的研发”的资助。本文在大量文献查阅和技术调研的基础上，根据织物疵点在线自动检测的性能要求，以FPGA为核心处理器，研究并开发了织物疵点在线检测系统。在FPGA硬化实现中，充分利用FPGA资源的分布性、可编程性，运用时间重叠与资源重叠的并行计算技术，使得疵点在线自动检测的性能得到了改善。具体的工作主要包括：（1）在线检测的外同步控制研究及FPGA实现；（2）织物图像在线检测算法的研究及FPGA实现；（3）基于USB总线的FPGA与上位机通信的设计与实现。最后，在机器视觉的疵点检测仿真实验平台下，对织物疵点在线检测系统进行了测试与性能分析，结果表明系统达到了预期的功能和性能要求，验证了系统的可行性和有效性。该研究成果为实现基于FPGA的织物疵点在线检测系统在纺织工业中的广泛应用奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题主要研究内容及论文结构安排
• 1.3.1 课题主要研究内容
• 1.3.2 论文结构安排
• 2 织物疵点在线检测系统结构
• 2.1 织物疵点在线检测系统硬件结构
• 2.1.1 FPGA 及相关技术
• 2.1.2 CCD 相机
• 2.1.3 光源
• 2.1.4 外同步传感器
• 2.2 系统功能模块结构
• 2.3 本章小结
• 3 外同步控制模块的 FPGA 实现
• 3.1 Camera Link 协议概述
• 3.2 外同步控制原理
• 3.3 外同步控制设计与实现
• 3.4 外同步控制在线测试与分析
• 3.5 本章小结
• 4 织物疵点在线检测算法的研究及 FPGA 实现
• 4.1 中值滤波算法研究及 FPGA 实现
• 4.1.1 中值滤波算法研究
• 4.1.2 中值滤波模块 FPGA 实现
• 4.2 图像特征提取算法研究及 FPGA 实现
• 4.2.1 图像特征提取算法研究
• 4.2.2 图像特征提取模块的 FPGA 实现
• 4.3 算法接口的实现
• 4.4 图像检测算法在线测试与分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于 USB 总线的 FPGA 与上位机通信的实现
• 5.1 USB 概述
• 5.2 FPGA 与 USB 通信的实现
• 5.2.1 FPGA 与 USB 主控芯片 CY7C68013A 的电路设计
• 5.2.2 USB 读写控制逻辑的设计及 FPGA 实现
• 5.3 USB 与上位机通信的实现
• 5.3.1 USB 固件设计
• 5.3.2 USB 驱动程序设计
• 5.3.3 上位机应用程序设计
• 5.4 系统整体调试
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢