2.1軟件總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)配置完成后，攝像頭獲取圖像，送人SDRAM存儲器，每幀圖像經(jīng)轉(zhuǎn)換生成圖像數(shù)據(jù)進(jìn)入預(yù)處理模塊進(jìn)行灰度變化、閾值分割、二值化和邊緣跟蹤，使用硬件語言進(jìn)行處理和結(jié)合NIOSⅡ處理器進(jìn)行圖像的先后續(xù)處理和控制，處理后的圖像經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換在監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)軟件總流程圖如圖7所示。

　　2.2圖像后處理算法的設(shè)計(jì)

　　2.2.1NIOS中使用C++實(shí)現(xiàn)圖像檢測判斷準(zhǔn)則

　　(1)求取瓶蓋上邊緣到基準(zhǔn)線的最大距離，先與標(biāo)準(zhǔn)瓶蓋的上邊緣到基準(zhǔn)線的標(biāo)準(zhǔn)距離比較，判斷瓶蓋旋封是否合格，大于標(biāo)準(zhǔn)距離，認(rèn)為瓶子不合格，剔除瓶子。

　　(2)通過左邊緣直線、右邊緣直線分別和基準(zhǔn)線、上邊緣的直線之間的夾角來判斷瓶蓋旋封是否合格，如果4個(gè)夾角都在(90°-δ)內(nèi)(δ為一個(gè)允許的誤差，取一個(gè)很小的角度)，認(rèn)為瓶子合格，否則瓶子不合格，剔除。

　　2.2.2設(shè)計(jì)步驟

　　(1)采集經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)后，首先找出瓶蓋和瓶身的分割線，該分割線位于瓶頸區(qū)域，通過分割線，確定瓶蓋所在區(qū)域，縮小了后面圖像的識別范圍，如圖8所示。

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　　(2)在PET瓶的瓶頸和瓶蓋部分有一個(gè)天然的分隔區(qū)域，在該分區(qū)區(qū)域內(nèi)能找出一條距離最長的線段，規(guī)定該線段作為基準(zhǔn)線，并求出該基準(zhǔn)線與水平方向的夾角，如圖8中所示。

　　(3)求取瓶蓋上邊緣上的點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離，找出上邊緣到基準(zhǔn)線距離最大的點(diǎn)，并求出該最大距離d，然后根據(jù)第一條判斷準(zhǔn)則進(jìn)行判斷。

　　(4)分別提取出瓶蓋左邊緣、右邊緣和上邊緣上的點(diǎn)，接著采用Hough直線變換去除干擾點(diǎn);然后用最小二乘法線性擬合出3條，并求出其與水平方向的夾角。

　　(5)利用已求出的4條直線與水平方向的夾角，可以求出左邊緣確定的直線(右邊緣確定的直線)與基準(zhǔn)線之間的夾角;左邊緣確定的直線(右邊緣確定的直線)與上邊緣確定的直線之間的夾角一共有4個(gè)角，然后根據(jù)第二條判斷準(zhǔn)則判斷瓶子是否合格，流程圖如圖9所示。

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　　3結(jié)果

　　由系統(tǒng)檢測在VGA上顯示的背光光源效果、邊緣跟蹤效果圖分別如圖10和圖11所示。

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　　圖12和圖13為歪蓋情況經(jīng)二值化后的效果圖與以第一準(zhǔn)則識別的功能圖。

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　　由PC機(jī)處理的PET瓶缺陷檢測，在灌裝線上實(shí)現(xiàn)檢測的，一般情況約為2～3瓶/s。經(jīng)采用基于FPGA芯片的SOPC方法處理實(shí)現(xiàn)檢測速度可達(dá)約90ms處理完一瓶的圖像，且檢測準(zhǔn)確率達(dá)99%以上。不僅滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，也達(dá)到生產(chǎn)線速度性能指標(biāo)。

　　4結(jié)語

　　介紹系統(tǒng)各模塊的功能和設(shè)計(jì)，依據(jù)設(shè)計(jì)的邏輯需求自制相應(yīng)的IP，如攝像頭驅(qū)動CCD_Controller，SDRAMController，VGAcontroller，以及對外連接的PIO組件，如按鍵Key_pio和sw_pio等組成系統(tǒng)硬件的構(gòu)建，再由計(jì)算機(jī)生成硬件系統(tǒng)。在構(gòu)建的硬件系統(tǒng)上建立軟件設(shè)計(jì)，并針對元器件在NIOSⅡ中的圖像處理程序設(shè)計(jì)，闡述基于SOPC在圖像處理方面的設(shè)計(jì)方法。實(shí)際應(yīng)用證明了FPGA在圖像處理的可行性及在處理速度上的優(yōu)勢。