[发明专利]基于FPGA的目标尺寸检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的目标尺寸检测系统，其特征在于，所述系统包括：光学成像模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像存储与显示模块、目标尺寸测量模块、时钟分频模块以及寄存器配置模块；所述时钟分频模块、寄存器配置模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像存储与显示模块均由FPGA实现；

所述光学成像模块，包括光学成像镜头、图像传感器，用于将待测目标通过光学成像镜头成像在图像传感器上；

所述图像采集与转换模块，用于采集所述图像传感器输出的bayer图像数据，并将bayer图像数据转换为RGB图像；

所述图像预处理模块，用于对所述RGB图像进行滤波去噪、二值化预处理；

所述图像存储与显示模块，用于存储并显示所述图像预处理模块处理后的图像；

所述目标尺寸测量模快，用于根据所述图像预处理模块处理后的图像求取待测目标的实际尺寸；

所述时钟分频模块，用于为其他模块提供所需工作时钟；

所述寄存器配置模块，用于配置所述图像传感器的地址以及图像传感器中的寄存器地址和数据。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的目标尺寸检测系统，其特征在于，所述图像传感器具体采用CMOS图像传感器。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的目标尺寸检测系统，其特征在于，所述寄存器配置模块通过IIC总线配置所述图像传感器的地址以及图像传感器中的寄存器地址和数据。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的目标尺寸检测系统，其特征在于，所述图像存储与显示模块包括SDRAM存储器和VGA显示屏。

5.一种基于FPGA的目标尺寸检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用FPGA的IP核生成锁相环PLL，产生时钟，之后对产生的时钟进行分频处理，获得所需工作时钟；

步骤2，通过IIC总线对图像传感器的地址以及图像传感器中的寄存器地址和数据进行配置；

步骤3，待测目标通过光学成像镜头成像在图像传感器上，采集待测目标的bayer图像数据，并将bayer图像数据转换为RGB图像；

步骤4，对所述RGB图像进行滤波去噪、二值化预处理；

步骤5，存储且显示预处理后的图像，并根据该图像求取待测目标的实际尺寸。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的目标尺寸检测方法，其特征在于，步骤3所述将bayer图像数据转换为RGB图像，具体包括：

利用一个2*2扫描窗口对bayer图像数据进行扫描，对R,G,B三种像素进行插值处理获得RGB图像；所述2*2扫描窗口按行列奇偶数不同分为4种类型：(a){行偶，列偶}，(b){行偶，列奇}，(c){行奇，列偶}，(d){行奇，列奇}；假设line1_1、line1_2、line2_1、line2_2分别为沿逆时针方向2*2扫描窗口四个像素点的数据；

针对窗口类型(a)，插值公式为：

R＝line1_1+8'd5；

G＝line2_1+line1_2+8'd10；

B＝line2_2+8'd5

针对窗口类型(b)，插值公式为：

R＝line1_2+8'd5；

G＝line1_1+line2_2+8'd10；

B＝line2_1+8'd5

针对窗口类型(c)，插值公式为：

R＝line2_1+8'd5；

G＝line1_1+line2_2+8'd10；

B＝line1_2+8'd5

针对窗口类型(d)，插值公式为：

R＝line2_2+8'd5；

G＝line2_1+line1_2+8'd10；

B＝line1_1+8'd5。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的目标尺寸检测方法，其特征在于，步骤5所述根据该图像求取待测目标的实际尺寸，具体过程包括：

针对矩形待测目标：

步骤5-1，获取图像中待测目标的四个顶点坐标，沿逆时针方向分别记为(X_T,Y_T)、(X_B,Y_B)、(X_L,Y_L)、(X_R,Y_R)；

步骤5-2，根据四个顶点坐标，求取待测目标分别在长、宽方向上的像素元数目：

其中，N_L，N_W分别为待测目标在长宽方向上的像素元数目；

步骤5-3，依据步骤3至步骤4的过程，对矩形标准网格进行成像，并根据步骤5-2的过程求取矩形标准网格分别在长、宽方向上的像素元数目M_L、M_W；其中矩形标准网格的实际长、宽分别为L₀、W₀；

步骤5-4，根据所述M_L、M_W、L₀、W₀、N_L、N_W，求取待测目标的实际长宽分别为：

针对不规则待测目标：

先获取不规则待测目标的最小外接矩形，之后依据上述步骤5-1至步骤5-4的过程求取最小外接矩形的尺寸，作为待测目标的实际尺寸。