如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)玻璃缺陷圖像采集預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　玻璃在生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的缺陷，比如：氣泡、條紋和結(jié)石。這些缺陷都是在熔制過程中發(fā)生的。對(duì)于玻璃缺陷的允許程度，取決于該制品的用途。一般來說，不允許玻璃中有大量的明顯的缺陷，否則會(huì)影響玻璃的外觀質(zhì)量，降低玻璃的透光性，機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，造成大量的廢品和次品。

　　本文首先分析了玻璃缺陷采集處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀，比較FPGA、DSP和ASIC三種芯片作為圖像采集處理系統(tǒng)核心芯片的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目背景和需求，提出基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)的整體方案。該方案中各個(gè)外圍接口的控制邏輯、芯片控制邏輯、算法處理模塊均由FPGA實(shí)現(xiàn)。接著詳細(xì)介紹了玻璃缺陷檢測(cè)中圖像預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像預(yù)處理功能的FPOA子系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由圖像采集模塊、異步FIFO模塊、圖像幀存儲(chǔ)控制模塊、圖像低級(jí)處理模塊、通信接口模塊和FPGA配置電路組成。其中圖像傳感器OV9121在FPGA控制下負(fù)責(zé)圖像采集，兩片SDRAM作為視頻圖像的緩存，采樣控制和濾波算法在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

　　在本文中圖像采集部分包括OV9121初始化模塊、采樣控制模塊和SDRAM控制模塊。初始化模塊主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定OV9121的工作模式、圖像的分辨率、幀頻等參數(shù)；采樣控制模塊主要提供OV9121采集圖像需要的控制信號(hào)；SDRAM控制模塊主要負(fù)責(zé)緩存OV9121輸出的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)送FPGA濾波模塊處理。

　　本文最后對(duì)常見圖像預(yù)處理算法做出分析，包括圖像的濾波與邊緣檢測(cè)等處理方法，得出預(yù)處理中卷積算法是重復(fù)使用較多的算法，最后來對(duì)卷積算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并討論FPGA實(shí)現(xiàn)卷積算法方案上的改進(jìn)，使得系統(tǒng)的圖像處理速度得到提高，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。