CN103472065A - 一种钢板表面图像采集及数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢板表面图像采集及数据传输方法，图像数据的采集、预处理及发送采用多线程控制，利用NDK库函数分别建立对应的图像数据采集线程、数据预处理线程和数据传输线程；嵌入式平台对采集到的图像数据逐帧进行处理，根据CCD相机数据提取每帧数据包中图像数据；根据检测***图像分辨率计算每幅图像所包含的数据字节总数及所需要的数据帧数，并将图像数据逐帧存入分配好的SDRAM缓冲区内，嵌入式***将预处理后的图像数据通过千兆以太网传输至上位机。本发明实现了嵌入式平台利用千兆以太网对CCD相机图像的采集及传输功能，既能提高自主研发的钢板表面质量检测***的集成度，又可极大降低***成本。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式***工业应用领域，尤其涉及一种基于嵌入式***以太网的钢板表面图像采集及数据传输方法。
背景技术
钢板表面缺陷作为带钢最为重要的质量因素之一，是造成带钢深加工产品废次品的主要原因，受到了越来越多的关注。带钢表面质量检测***已成为提高带钢质量、提升钢铁企业产品竞争力必不可少的装备。目前各类生产线所使用的带钢表面质量检测***均是采用CCD图像采集模块+服务器的框架结构，如德国Parsytec公司的HTS系列带钢表面检测***，美国Cognex公司的iS-2000自动检测***和北京科技大学的徐科等研制开发的冷轧带钢和热轧带钢表面在线检测***等。上述检测***均是采用每台CCD相机配备一套图像处理服务器的结构，因此***庞大，成本昂贵。
随着带钢速度的不断提高和对图像分辨率要求的不断提升，对图像数据的采集速度也提出了新的要求。DSP嵌入式处理器由于其高速的数据处理性能，实时任务的操作***等优势在数据采集处理领域得到广泛的应用。
发明内容
本发明旨在提供一种可实现对钢板表面图像的成功采集及传输，提高检测***的集成度，节约成本的嵌入式***以太网的钢板表面图像采集及数据传输方法。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种钢板表面图像采集及数据传输方法，采用线扫描CCD相机作为钢板表面图像采集装置，采用服务器PC作为钢板表面缺陷信息的模式识别及显示平台，实现基于NDK（Network Development Kit）的以太网通信框架进行图像数据的采集及传输，其特征在于，CCD相机采集到的钢板表面图像数据经由交换机传输至DSP处理器的EMAC接口，经过DSP的去噪、拼接等预处理后再由EMAC接口传输至上位机终端，DSP处理器与CCD相机及上位机之间均采用千兆以太网进行通信。其具体方法为：
1、图像数据的采集、预处理及发送采用多线程控制，利用NDK库函数分别建立其对应的图像数据采集线程、数据预处理线程和数据传输线程。
2、嵌入式平台对采集到的图像数据逐帧进行处理，首先，根据CCD相机数据传输Gige-Vision协议及UDP协议格式提取每帧数据包中图像数据部分；然后，根据检测***设置的图像分辨率计算得到每幅图像所包含的数据字节总数及所需要的数据帧数；最后将图像数据逐帧存入预先分配好的SDRAM缓冲区内。
3、嵌入式平台将预处理后的图像数据通过千兆以太网传输至上位机，在SDRAM存储区设置总大小不超过其容量一半的数据缓存区，分为M段，每段负责存储一幅图像数据和图像属性数据，通过判断每段存储区的状态字来决定是否将该段数据传输至上位机。
本发明的有益效果为：
本发明可实现嵌入式平台利用千兆以太网对CCD相机图像的采集及传输功能，既能提高自主研发的钢板表面质量检测***的集成度，又可极大降低***成本，并有利于***的应用和推广。
附图说明
图1是嵌入式平台硬件配置图；
图2是NDK配置流程图；
图3是单幅图像帧数据存储结构图；
图4是DDR2缓冲区图像数据存储结构图。
具体实施方式
由图1可见，本发明硬件平台主要是由相机、交换机、EMAC接口、DM648及上位机组成并顺序连接。
1、嵌入式***基于NDK的以太网通信框架搭建：
（1）NDK初始化与配置：首先调用NC_SystemOpen()函数来初始化协议栈及其所需内存环境，然后调用CfgNew()来创建配置句柄，句柄创建成功后调用CfgAddEntry()来依次添加配置入口的项目值和标签值，设置Socket缓冲区大小及ARP超时参数，最后调用NC_NetStart(Handle,StartEvent,StopEvent,IpaddressEvent)函数，在’StartEvent’函数里创建图像接收线程、数据预处理线程和数据传输线程，在’StopEvent’函数里删除所创建的线程。程序流程见图2。
（2）任务线程的创建：用NDK的任务抽象API分别建立图像接收线程、图像预处理线程和数据传输线程。
hMyTask=TaskCreate(entrypoint,"TaskName",OS_TASKPRINORM,stacksize,arg1,arg2,arg3)；
hMyTask是DSP/BIOS的TSK任务线程句柄，entrypoint为各个任务线程入口函数。
2、嵌入式***对图像数据的逐帧处理：
（1）根据CCD相机数据传输Gige-Vision协议，提取每帧数据的UDP图像数据包部分，Gige-Vision协议数据格式如下：
然后将UDP数据包去掉UDP的头部即为图像数据部分。
（2）假设检测***设置的图像分辨率为N*K，即横向像素点为N个，共K行图像组成一幅检测图像，每帧提取后的图像数据长度为L字节，则每幅图像需要N*K/L帧数据包，按照每帧图像的块id信息依次将图像数据存入缓冲区，组成的图像格式如图3所示。
3、嵌入式***对预处理后的图像数据通过千兆以太网传输至上位机：首先将不大于256M的数据存储区分为M段，每段负责存储一幅图像数据和图像属性数据，如图4所示，同时设置一个M个字节的状态字，用来描述M幅图像的当前状态。***循环读取状态字，当检测到某幅图像对应的状态字示意为完成状态，则启动数据传输任务线程，完成这幅图像数据的传输任务。
Claims (1)
1.一种钢板表面图像采集及数据传输方法，采用线扫描CCD相机作为钢板表面图像采集装置，采用服务器PC作为钢板表面缺陷信息的模式识别及显示平台，实现基于NDK的以太网通信框架进行图像数据的采集及传输，其特征在于，CCD相机采集到的钢板表面图像数据经由交换机传输至DSP处理器的EMAC接口，经过DSP的去噪、拼接等预处理后再由EMAC接口传输至上位机终端，DSP 处理器与CCD相机及上位机之间均采用千兆以太网进行通信；其具体方法为：
（1）、图像数据的采集、预处理及发送采用多线程控制，利用NDK库函数分别建立其对应的图像数据采集线程、数据预处理线程和数据传输线程；
（2）、嵌入式平台对采集到的图像数据逐帧进行处理，首先，根据CCD相机数据传输Gige-Vision协议及UDP协议格式提取每帧数据包中图像数据部分；然后，根据检测***设置的图像分辨率计算得到每幅图像所包含的数据字节总数及所需要的数据帧数；最后将图像数据逐帧存入预先分配好的SDRAM缓冲区内；
（3）、嵌入式平台将预处理后的图像数据通过千兆以太网传输至上位机，在SDRAM存储区设置总大小不超过其容量一半的数据缓存区，分为M段，每段负责存储一幅图像数据和图像属性数据，通过判断每段存储区的状态字来决定是否将该段数据传输至上位机。
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