对线扫描相机进行同步的方法技术

一种对线扫描相机进行同步的方法。该方法包括：从线扫描相机获得行进表面的感兴趣区域(ROI)的线扫描数据，线扫描相机被定向为垂直于行进表面的行进方向，线扫描数据包括多个线；使用线扫描数据的多个线中的每个线的特征化线扫描数据，来标识行进表面上的重复纹理的主要频率的出现；确定主要频率的周期；在所确定的周期不同于参考周期时，改变线扫描相机的线速率。

Synchronization of Line Scanning Camera

A method of synchronizing line scanning cameras. The method includes: obtaining the line scanning data of ROI from the line scanning camera, directing the line scanning camera to the direction perpendicular to the moving surface, and the line scanning data includes multiple lines; using the characteristic line scanning data of each line in the line scanning data to identify the occurrence of the main frequency of the repeated texture on the moving surface; The period of the main frequency; when the determined period is different from the reference period, the line speed of the line scan camera is changed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对线扫描相机进行同步的方法
本专利技术涉及一种同步线扫描相机，具体地涉及一种对线扫描相机进行同步的方法。
技术介绍
线扫描相机具有对对象进行成像的一个或多个像素线。线扫描相机可以用于通过垂直于像素线移动相机或对象、捕获每个位置处的线、并且对这些线进行组合来创建对象的二维图像。当对象较大、连续移动、并且需要高度可靠性或高分辨率成像时，线扫描相机可能优于捕获二维图像(“帧”)的帧相机。线扫描相机的应用(例如，机器视觉应用)可能要求相机的线速率与移动对象(例如，传送器(conveyor))的速度同步。传统地，诸如轴编码器之类的硬件被用来调整线扫描相机的线速率以匹配移动对象的速度。然而，编码器输出通常需要一些信号处理才有用，例如，将输出缩放到卷绕速度(webspeed)或减少抖动以防止瞬时超速情况。此外，传统的解决方案难以安装和配置，并且与期望相比可能较不可靠并且较慢。因此，仍然需要改进的对线扫描相机进行同步的方法。
技术实现思路
本公开提供了一种使得线扫描相机速度(线速率)与移动对象的速度同步的方法。该方法可以通过相机控制算法自动地执行，并且可以可靠地使得线扫描相机与移动对象的速度自动同步(自同步)。本公开的方法消除了对诸如轴编码器之类的外部机电设备的需要，从而降低了线扫描系统成本和安装复杂性，并且消除了与编码器精度不足(例如，编码器抖动)相关联的问题。针对至少一些应用，与竞争产品相比，方法可以提供显著的价值优势。根据本公开的一个方面，提供了一种对线扫描相机进行同步的方法，包括：从线扫描相机获得行进表面的感兴趣区域(ROI)的线扫描数据，线扫描相机被定向为垂直于行进表面的行进方向，线扫描数据包括多个线；使用线扫描数据的多个线中的每个线的特征化线扫描数据，来标识行进表面上的重复纹理的主要频率(majorfrequency)的出现；确定主要频率的周期；在所确定的周期不同于参考周期时，改变线扫描相机的线速率。根据本公开的另一方面，提供了一种线扫描相机，包括：图像传感器，包括一个或多个像素线；处理器；控制器，耦合到线扫描传感器并且被配置为使得线扫描相机执行以下操作：从线扫描相机获得行进表面的感兴趣区域(ROI)的线扫描数据，线扫描相机被定向为垂直于行进表面的行进方向，线扫描数据包括多个线；使用线扫描数据的多个线中的每个线的特征化线扫描数据，来标识行进表面上的重复纹理的主要频率的出现；确定主要频率的周期；以及在所确定的周期不同于参考周期时，改变线扫描相机的线速率。线扫描相机可以是单线的线扫描相机。控制器可以是现场可编程门阵列。替代地，控制器可以是耦合到存储器的处理器，存储器存储可执行指令，该可执行指令在由处理器执行时配置线扫描相机的操作。根据本公开的又一方面，提供了一种线扫描相机，包括：图像传感器，包括一个或多个像素线；处理器；存储器，耦合到处理器和图像传感器，存储器存储可执行指令，该可执行指令在由处理器执行时，使得线扫描相机执行本文描述的方法。根据本公开的再一方面，提供了一种非暂态机器可读介质，在其上有形地存储有用于由线扫描相机的处理器执行的可执行指令，其中，该指令在由处理器执行时，使得线扫描相机执行本文描述的方法。附图说明图1是根据现有技术的线扫描成像系统的示意图。图2是示出根据现有技术的线扫描成像系统的相机触发、相机输出和编码器信号之间的关系的时序图。图3(a)至3(d)是示出四种类型的典型传送器带的表面的图像。图4(a)是样品传送器带的表面的图像，并且图4(b)是该图像的快速傅立叶变换的幅度谱。图5是示出在相机线速率和对象速度改变时从具有正方形像素的线扫描相机生成的图像的像素纵横比(pixelaspectratio)的改变的示意图。图6是示出根据本公开的示例实施例的线扫描相机的选择组件的框图。图7是根据本公开的具有自动同步线扫描相机的线扫描成像系统的示意图。图8A和8B是示出根据本公开的一个示例实施例的对线扫描相机进行同步的示例方法的流程图。图9是示出根据本公开的一个示例实施例的确定重复纹理的主要频率的周期的示例方法的流程图。图10是根据本公开的一个示例实施例的确定3个数据点内的局部峰值的方法的流程图。图11是示出根据本公开的一个示例实施例的确定参考周期的示例方法的流程图。图12是根据本公开的一个示例实施例的评估计算的参考周期的方法的流程图。图13是示出使用覆盖有四种不同传送器带类型的旋转转筒对根据本公开的线扫描相机进行同步的实验结果的曲线图。具体实施方式本公开是参考其中示出实施例的附图而做出的。然而，可以使用许多不同的实施例，因此描述不应当被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开彻底和完整。相同的数字贯穿全文表示相同的元素，并且主要符号用于指示替代实施例中的类似元素、操作或步骤。所示系统和设备的功能元件的单独框或所示分离不一定需要这些功能的物理分离，因为这些元件之间的通信可以在没有任何这样的物理分离的情况下通过消息传递、函数调用、共享存储器空间等发生。因此，功能不需要在物理上或逻辑上分离的平台中实现，尽管为了便于在本文中解释，它们被单独示出。不同的设备可以具有不同的设计，使得虽然一些设备在固定功能硬件中实现某些功能，但是其他设备可以在具有从机器可读介质获得的代码的可编程处理器中实现这样的功能。参见图1，将描述根据现有技术的线扫描成像系统100的示意图。系统100包括线扫描相机110。线扫描相机110在与移动传送器140的行进方向垂直的方向上扫描移动传送器140，并且捕获图像数据线，每个线包括多个像素。本领域技术人员将理解，线扫描相机110与面扫描相机相比更合适用于这类连续过程(例如，移动传送器140)。在示出的示例中，多个对象160(例如，部件或产品)位于移动传送器140上，并且随传送器140移动。传送器140的行进方向在图1中由箭头“d”示出。线扫描相机110经由相机接口线缆125连接到控制器120(例如，计算机)。控制器120包括帧抓取器卡(framegrabbercard)130和编码器卡135。帧抓取器卡130从线扫描相机110获得线扫描数据，以供后续例如对在传送器140上的部件或产品160的视觉检查中使用。编码器卡135连接至与传送器140接触的轴(旋转)编码器170。编码器170可以与传送器140的行进表面150直接接触。行进表面可以是带、网、薄膜等。编码器170测量传送器140和其上的对象160的速度，并且将测量到的速度发送到控制器120。控制器120使用测量到的传送器140的速度来调整线扫描相机110的线速率以将线速率与测量到的速度进行同步。图2是示出根据例如图1所示的现有技术的线扫描成像系统的编码器信号、相机触发、和相机输出之间的关系的时序图。如图2所示，系统100的控制器120使用由编码器170生成并且从编码器170接收到的信号来确定是否需要改变线速率和该改变的量(如果有的话)，然后控制线扫描相机110改变线扫描相机110的线速率。图3(a)至3(d)示出了四种类型的典型传送器带的表面。虽然传送器带的表面不同，但是可以从图3(a)至3(d)看出，传送器带通常具有重复的纹理。专利技术人已经发现重复纹理具有不同的空间频谱：一个主要频率和一些谐波。图4(a)是示出示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对线扫描相机进行同步的方法，包括：从所述线扫描相机获得行进表面的感兴趣区域(ROI)的线扫描数据，所述线扫描相机被定向为垂直于所述行进表面的行进方向，所述线扫描数据包括多个线；使用所述线扫描数据的所述多个线中的每个线的特征化线扫描数据，来标识所述行进表面上的重复纹理的主要频率的出现；确定所述主要频率的周期；以及在所确定的周期不同于参考周期时，改变所述线扫描相机的线速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对线扫描相机进行同步的方法，包括：从所述线扫描相机获得行进表面的感兴趣区域(ROI)的线扫描数据，所述线扫描相机被定向为垂直于所述行进表面的行进方向，所述线扫描数据包括多个线；使用所述线扫描数据的所述多个线中的每个线的特征化线扫描数据，来标识所述行进表面上的重复纹理的主要频率的出现；确定所述主要频率的周期；以及在所确定的周期不同于参考周期时，改变所述线扫描相机的线速率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重复纹理的所述主要频率是使用自相关来确定的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重复纹理的所述主要频率包括：对所述特征化线扫描数据执行快速傅里叶变换(FFT)以获得FFT频谱；将所述FFT频谱的实部乘以所述FFT频谱的复共轭以获得乘积；对所述乘积执行逆FFT(IFFT)以获得IFFT序列；以及确定所述IFFT序列中的局部峰值。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述主要频率的周期包括：将所述局部峰值之间的差确定作为所述行进表面上的所述重复纹理的所述主要频率的出现；以及将所述差的平均值确定作为所述主要频率的周期。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述ROI是所述线扫描相机的视场(FOV)的一部分。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述ROI位于所述线扫描相机的所述FOV的边缘。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所确定的周期与所述参考周期相同时，保持所述线扫描相机的线速率。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所确定的周期不同于参考周期时，改变所述线扫描相机的线速率包括：在所确定的周期低于所述参考周期时，增加所述线扫描相机的线速率；以及在所确定的周期高于所述参考周期时，降低所述线扫描相机的线速率。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：对从所述线扫描相机获得的所述线扫描数据进行特征化。10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述线扫描数据进行特征化包括应用降噪滤波器。11.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述线扫描数据进行特征化包括确定所述线扫描数据的每个线的像素值的数字值的平均值。12.根据权利要求1所述的方法，还包括：在对所述线扫描数据进行特征化之前，对从所述线扫描相机获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：束焱，马蒂亚斯·桑恩德，戴勒·德林，
申请(专利权)人：特励达数字成像有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA