[发明专利]基于FPGA的输送带撕裂检测方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的输送带撕裂检测方法，其包括：录制输送带运行时的实时视频，从视频中逐帧将图像进行预处理，将每帧图片按顺序送入帧缓存模块，从帧缓存模块同时提取标准图像和待测图像作背景差分算法，通过算法返回值与阈值进行比较，实现输送带“撕裂”的实时检测。该方法通过OV5640图像传感器和FPGA芯片实现了“撕裂”损伤的实时检测，避免了高性能计算机和大量传感器的使用，大大节约了成本，使用FPGA进行背景差分算法，有效提高了识别精度，减小了识别的误差率。

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA利用背景差分缺陷检测算法针对输送带“撕裂”的检测方法。

背景技术

带式输送机是散状物料运输的主要设备，它广泛用于矿山、化工、粮食生产等工业领域。带式输送机上的输送带在运行过程中难免会遇到“撕裂”损伤。这些损伤如果及时处理，就可以避免很多安全事故，但是如果处理不妥当的话就会严重影响输送带的正常使用，甚至是产生一系列安全事故。现有的一些方法主要是利用计算机运算能力把输送带的检测图片与系统中原本存在的损伤图片进行对比，不仅需要运算能力较强的计算机，还需要安装海量的传感器，安装繁琐，费用高昂，效果不够理想。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于FPGA芯片的输送带“撕裂”损伤的检测方法。在避免安装大量传感器检测设备的同时，实现对输送带损伤的实时监测，降低了运行成本，而且能有效避免安全事故。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于FPGA的输送带撕裂检测方法，其特征在于，所述方法包括下属步骤：

(1)在输送带上方安装摄像头对输送带进行长期不间断的录像，对获取的图像进行亮度判断，调整LED补光灯的输出电压，使不同环境下录制的视频都能保持清晰；

(2)通过Verilog HDL硬件描述语言编程，实现FPGA的逻辑电路对接收到的图像数据进行实时预处理；

(2a)从录制的输送带视频中逐帧取图；

(2b)对获取的图片，使用f(i,j)＝0.2989R(i,j)+0.5870G(i,j)+0.1140B(i,j)进行灰度变换，其中f(i,j)表示灰度值，R(i,j)表示红色分量值，G(i,j)表示绿色分量值，B(i,j)表示蓝色分量值；

(2c)对经过灰度变换的图片使用g(i,j)＝median{f(i-k,j-l)},(k,l)∈H进行中值滤波，其中(i,j)表示原始图片的某一像素的位置坐标，g(i,j)表示对原始图片(i,j)位置的灰度变换后的像素值，f(i-k,j-l),(j,l)∈H表示滤波模板窗口H在原始图片(i,j)像素上的各个像素值，median{}表示选取{}里所有像素值的中间值；

(2d)对经过中值滤波的图片使用|G|＝|G_x|+|G_y|，进行边缘检测，其中A表示经过中值滤波的原始图像，G表示经过边缘检测后的图像，G_x表示经过水平边缘检测的图像灰度值，G_y表示经过垂直边缘检测的图像灰度值；

(2e)对经过边缘检测的图片使用P＝P₁₁&P₁₂&P₁₃&P₂₁&P₂₂&P₂₃&P₃₁&P₃₂&P₃₃进行腐蚀计算，其中P是腐蚀计算的中心像素点，P₁₁-P₃₃是腐蚀计算中心像素点3×3像素矩阵中9个像素点；

(3)将FPGA芯片与DDR3 SDRAM相连，将DDR3 SDRAM芯片作为帧缓存模块，用以存放待测图像数据和标准图像数据；