本发明专利技术涉及基于PCIe和Vision Assistant的机器视觉系统的设计方法，
硬件部分包括工业相机、LED线形光源、图像采集卡、PCIe总线图像处理
模块、数字控制器和输入输出板，工业相机与LED线形光源构成检测装置，
LED线形光源照射在工业相机上采集图像数据，图像数据通过遵循PCIe总
线规范的图像采集卡传送至PCIe总线图像处理模块，PCIe总线图像处理模
块安装于工控机中，PCIe总线图像处理模块处理的结果送给数字控制器进
行控制决策，得到的控制信号通过输入输出板送给执行结构；由Vision Assistant
图像处理软件提供图像预处理、边缘检测、模式匹配。采用PCIe
总线结构和Vision Assistant处理手段大大增加了系统的通用性、适用性和
可重构性，解决了计算机I/O数据吞吐量瓶颈问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于PCIe总线结构和Vision Assistant图像处理软件的 机器视觉系统的设计方法，属于机器视觉
技术介绍
机器视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和 技术，用图像来创建和恢复现实世界模型，最终用于实际检测、测量和控 制，是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像 处理及模式识别等多个领域的交叉学科。机器视觉系统一般由摄像机、图像采集卡、计算机、光源等组成。工 作原理是在一定光照条件下，用摄像机把三维场景的被摄取目标图像采 集到计算机内部形成原始图像；然后，运用图像处理技术对原始图像进行 预处理以改善图像质量，分割图形，提取特征要素，构成对图像的描述； 最后，采用模式识别技术进行特征分类，并根据预设条件输出结果。机器视觉具有与被观测的对象无接触，对被摄物体无损伤，观测过程 客观，判别结果可靠性高的特点；同时机器视觉拓宽了人类视觉范围，在 许多人类视觉无法感知的场合，如工业环境下高危险场景的感知等，机器 视觉更具优势；而且机器视觉可以快速获取大量信息，而且易于自动处理， 也易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。机器视觉是一个相当新且发展十分迅速的研究领域，并成为计算机科 学的重要研究领域之一。从20世纪50年代从统计模式识别开始，最初工 作主要集中在二维图像分析和识别上，如光学字符识别、工件表面、显微图片和航空图片的分析和解释等。机器视觉系统一般采用CCD摄像机采 集代测物图像，再采用先进的计算机硬件和软件技术对图像数据进行分析 处理，根据处理分析的结果实现模式识别、尺寸或坐标计算、缺陷分析等 多种功能。目前视觉系统的设计主要根据客户需求，实际的系统工作条件 来确定系统方案。目前大多是基于PCI和视觉总线的可重构的机器视觉系统，由硬件系统和软件系统两部分组成。PCI是基于总线共享式的信号传输，而PCIe是基于串行包的运输，可以实现多个数据源与处理模块实现点对点连接。机 器视觉一直面临着数据量太大的难题，灰度图像、彩色图像和深度图形的 信息量都十分巨大，经常会出现总线崩溃的现象，以往的解决办法是采用基于PCI总线的图形处理模块卡，通过板上处理来减小总线的压力，但这 样成本会大部分提高，限制了应用范围。PCIe的双单工连接能提供更高的 传输速率和质量，PCIe当中，因为物理层的传输使用了低电压的差分队的 技术，所以抗干扰特性和对外辐射干扰的情况相对于PCI来讲都得到了很 大的提升。而NI Vision是一个帮助快速开发机器视觉程序的工具，包含很 多机器视觉函数。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于PCIe总线 结构和Vision Assistant图像处理软件的机器视觉系统的设计方法。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现基于PCIe和Vision Assistant的机器视觉系统的设计方法，机器视觉系 统包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括工业相机、LED线形光源、 图像采集卡、PCIe总线图像处理模块、数字控制器和输入输出板，工业相 机由线阵CCD检测传感器和视觉镜头组成，工业相机与LED线形光源构 成检测装置，LED线形光源照射在工业相机上采集图像数据，图像数据通 过遵循PCIe总线规范的图像采集卡传送至PCIe总线图像处理模块，PCIe总线图像处理模块安装于工控机中，PCIe总线图像处理模块处理的结果送 给数字控制器进行控制决策，得到的控制信号通过输入输出板送给执行结构；由Vision Assistant图像处理软件提供图像预处理、边缘检测、模式匹 配。进一步地，上述的基于PCIe和Vision Assistan的机器视觉系统的设计 方法，所述图像采集卡和输入输出板均基于PCIe总线，均通过工控机的 PCIe插槽插在工控机上。更进一步地，上述的基于PCIe和Vision Assistan的机器视觉系统的设 计方法，所述Vision Assistant图像处理软件的图像预处理包括灰度修正、 阈值设定和图像平滑，边缘检测包括通过5种边缘检测算子对图像进行边 缘检测。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在采用PCIe总线结构和Vision Assistant处理手段大大增加了系统的通用性、适用性和可重构性，解决了计算机i/o数据吞吐量瓶颈问题。堪称是具有新颖性、创造性的好技术，为一实用的新设计。 附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明 图l:本专利技术机器视觉系统的结构示意图。 图中各附图标记的含义见下表<table>table see original document page 5</column></row><table>具体实施例方式如图1所示，基于PCIe总线结构和Vision Assistant图像处理软件的机 器视觉系统，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括工业相机1、 LED 线形光源2、图像采集卡3、 PCIe总线图像处理模块5、和输入输出板7， 整个系统基于PCIe总线结构，工业相机1与LED线形光源2构成检测装 置，工业相机1由线阵CCD检测传感器与视觉镜头组成，LED线形光源 2照射在工业相机1上采集图像数据，图像数据通过遵循PCIe总线规范的 图像采集卡3传送至PCIe总线图像处理模块5， PCIe总线图像处理模块5 安装于工控机中，PCIe总线图像处理模块5处理的结果送给数字控制器6 进行控制决策，得到的控制信号通过输入输出板7送给执行结构8。其中， 线形LED光源2通过电缆线连上光源电源，光源电源提供24V电压给线 形LED光源供电。将光源放在被测物体的一侧，工业相机1电源端连上相 机电源，总线端口通过高速相机接口电缆连上工控机，图像采集卡3和输 入输出板7均基于PCIe总线，均通过工控机的PCIe插槽插在工控机上。 软件结构由三部分组成① 硬件驱动程序，完成对系统中的硬件部分进行初始化；② 系统平台；③ 图像处理软件，由Vision Assistant图像处理软件4提供一些高速 图像处理的控件，如图像预处理、边缘检测、模式匹配等，I.图像预处 理功能包括灰度修正、阈值设定和图像平滑，灰度修正借助于Vision Assistant对图像进行灰度反转、像素的对数转换、像素的指数转换、平 方根转换；阈值化方法有传统的手动阈值法、局部阈值法，随着应用程 度的拓展，为了使分割更加鲁棒，系统应能自动选择阈值；基于物体、 环境和应用域等知识的图像分割算法比基于固定阈值算法更具有普遍 性，这种方法为自适应阈值法，自适应阈值法包括归类、根据熵准则、 度量技术、动量距不变原则、传统的统计技术组内方差；图像平滑的方法有低通滤波器、均值法、高斯滤波器、中值滤波器。II.边缘检测 包括通过5种边缘检测算子对图像进行边缘检测，目标识别部分可以实 现模式匹配功能，物体识别就是建立物体模型，然后使用各种匹配算法 从真实的图像中识别出物体模型最相似的物体，物体识别的基本步骤是 建立模型库、特征提取、模板匹配、假设结构的验证等；边缘是指图像局部亮度变化最显著的部分，边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、 区域与区域之间，本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于ＰＣＩｅ和Ｖｉｓｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ的机器视觉系统的设计方法，机器视觉系统包括硬件部分和软件部分，其特征在于：所述硬件部分包括工业相机、ＬＥＤ线形光源、图像采集卡、ＰＣＩｅ总线图像处理模块、数字控制器和输入输出板，工业相机由线阵ＣＣＤ检测传感器和视觉镜头组成，工业相机与ＬＥＤ线形光源构成检测装置，ＬＥＤ线形光源照射在工业相机上采集图像数据，图像数据通过遵循ＰＣＩｅ总线规范的图像采集卡传送至ＰＣＩｅ总线图像处理模块，ＰＣＩｅ总线图像处理模块安装于工控机中，ＰＣＩｅ总线图像处理模块处理的结果送给数字控制器进行控制决策，得到的控制信号通过输入输出板送给执行结构；由Ｖｉｓｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ图像处理软件提供图像预处理、边缘检测、模式匹配。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢青青，李宏海，罗新斌，王龙，
申请(专利权)人：邢青青，李宏海，罗新斌，王龙，
类型：发明
国别省市：32
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