一款基于DSP的實時嵌入式機器視覺系統設計

2.2 機器視覺圖像處理設計

圖4為機器視覺裝置圖像處理的流程圖。

測試中選用了裝液體的物體為杯子，設裝滿液體時，杯子特征為Tz(Tz為液體連續的最小和最大的區間寬度)，液體的的彩色值范圍為RP，GP，BP。

本系統處理的圖像為RGB格式，像素大小設定為640x480，采用8位的RGB原始視頻數據輸出，設置為Y通道(輸出序列為BGRG)，UV通道關閉，以提高實時性，提高軟件效率。

通過DSP28335控制CMOS OV7620每隔4個點采集圖像數據，圖像數據從IS61LV51216緩沖區中讀取，將讀取的數據轉換為Bayer矩陣，再將Bayer矩陣轉換為RGB格式的彩色圖像;然后對彩色圖像進行反畸變校正，將校正后的圖像進行定標。定標后進行初始化，獲得裝滿液體的Tz和RP，GP，BP值;初始化后根據Tz和RP，GP，BP值對目標進行檢測液位，最后將檢測的結果通過DSP283385的CAN輸出到應用設備中。實際應用中不通過上位機顯示圖像和處理結果，直接把處理結果通過CAN發送到PC機上對檢測結果進行處理。

3 液位顏色識別算法

本文提出的液位顏色識別算法是基于行處理模式算法。行處理模式算法就是在讀取完一行數據后，把所在行中符合要求的連續點(即滿足Tz和RP，GP，BP)的最左端和最右端坐標保存下來，可分別記為(XnL，YnL)和(XnR，YnR)。

根據得到的數據，可以計算出關于液體的更多信息。為了提高識別準確率和識別速度，本文設計作了一些改變，同時也采用了二分法查找。以下為本設計的處理過程：

(1)首先從圖像中間行(二分法)開始檢測，如果當前行中有滿足Tz和RP，GP，BP，則表示當前位置可能是液位或者液位在更高處，需向上繼續二分法查找，同時記下滿足Tz和RP，GP，BP當前行連續點的最左端和最右端的橫坐標為(XnL，XnR1);當它的向上二分法查找行同樣滿足Tz和RP，GP，BP時，則記下它的最左端和最右端的橫坐標為(XnL2，XnR2)。

(2)若當前行中沒有滿足Tz和RP，GP，BP的，則表示當前位置不是液位或者液位在更低處，需向下繼續二分法查找。

(3)設n為符合要求的第n行變量，當它們滿足下式(1)時n置0，即液位為0：

當滿足式(2)的條件時，對n值進行更新。同時賦值新的迭代連續點的最左端和最右端的橫坐標為(XnLx，XnRx)(其中XnLx，XnRx為全局變量)。XnLx，XnRx的值如式(3)所示：

之后不斷重復上述步驟，直到找到那個臨界行為止，即此行(液位)滿足Tz和RP，GP，BP，并且更高處的上一行不滿足Tz和RP，GP，BP，以及更低處的下一行滿足Tz和RP，GP，BP;此時，表示液位已經檢測到。

4 液位檢測效果及分析

實驗中，選用了綠茶液體，冰紅茶液體及自來水作為實驗對象，分別對不同顏色的液體以及對不同液位高度同種液體進行液位檢測，并對檢測過程進行計時。其中杯子高度為160 mm，最大直徑為60 mm。

表1的檢測實驗為三種液體隨機加入的量。經過大量的實驗，系統檢測與人工讀數結果之間的相對誤差在保持在0.0%～0.50%之間，具有較高的測量精度，定位耗時平均為320 ms。

5 結語

本文提出了基于DSPF28335和OV7620彩色圖像傳感器的機器視覺裝置解決方案，克服了傳統機器視覺系統的定點運算，運行速度慢，高昂費用、高復雜性、體積龐大的缺點，與傳統模式的機器視覺系統相比，具有浮點運算、實時性強、體積小、成本低、設計靈活等優點，

從而可以有更強的拓展性與兼容性，性價比極高。