一種CIS線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)

本發(fā)明涉及圖像采集處理領(lǐng)域，具體涉及一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、cis(contact?image?sensor，接觸式圖像傳感器)逐漸成為大幅面線陣相機(jī)的最優(yōu)傳感器選擇，cis線陣相機(jī)被廣泛用于機(jī)器視覺(jué)的各種應(yīng)用場(chǎng)景，例如布料缺陷檢測(cè)、pcb缺陷檢測(cè)等。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中cis線陣相機(jī)需要配合運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成目標(biāo)圖像采集，完成這一任務(wù)的一大難點(diǎn)就在于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和線陣相機(jī)采集系統(tǒng)能否完美配合。為實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，cis線陣相機(jī)的方案是使用外觸發(fā)的方式，即運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)裝有編碼器，cis線陣相機(jī)通過(guò)接收編碼器信號(hào)完成運(yùn)動(dòng)情況判定進(jìn)行圖像采集。外觸發(fā)工作模式下由于cis的積分特性，不同頻率的外觸發(fā)信號(hào)決定了不同大小的曝光時(shí)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致采集圖像的灰度不均勻。另外，如果運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在采集過(guò)程中暫時(shí)停止(外觸發(fā)信號(hào)消失)，由于積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使得cis的感光單元積累的電荷達(dá)到最大閾值，在下一次運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后的第一行圖像存在過(guò)曝現(xiàn)象，即圖像灰度遠(yuǎn)大于正常值。

2、發(fā)明人為劉霖,倪光明,黃炳權(quán),唐雪松,宋昀岑,劉娟秀,楊先明,陳鎮(zhèn)龍,羅穎.的專(zhuān)利線陣相機(jī)曝光時(shí)間的控制方法及其系統(tǒng)，cn103458158a,2013-12-18中提出過(guò)包括有fpga和接觸式圖像傳感器的一種線陣相機(jī)曝光時(shí)間控制方法，用來(lái)解決由外觸發(fā)信號(hào)頻率變化可能導(dǎo)致的圖像灰度值不均勻。但是這種方法無(wú)法解決運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)停止后采集導(dǎo)致的過(guò)曝現(xiàn)象。用文獻(xiàn)羅穎,譚沛巖,劉霖,等.用二次觸發(fā)法改進(jìn)接觸式傳感器線陣相機(jī)的曝光性能[j].光學(xué)精密工程,2014,22(02):245-251中針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種雙曝光的方法解決了可能出現(xiàn)的過(guò)曝問(wèn)題。但是沒(méi)有解決外觸發(fā)不同頻率下的灰度不均勻問(wèn)題，另外雙曝光方法的實(shí)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致cis相機(jī)工作行頻減半且降低了曝光上限時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)上且彌補(bǔ)其不足之處，提供一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝方法，通過(guò)引入自觸發(fā)的采集模式和外觸發(fā)下的自觸發(fā)仲裁機(jī)制解決兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法同時(shí)解決的問(wèn)題：

2、1.外觸發(fā)頻率變化導(dǎo)致的圖像灰度值不均勻問(wèn)題。

3、2.外觸發(fā)模式下連續(xù)采集中外觸發(fā)信號(hào)中斷導(dǎo)致的過(guò)曝問(wèn)題。

4、第一個(gè)問(wèn)題嚴(yán)重地影響了cis線陣相機(jī)在外觸發(fā)工作模式下采集到的圖像質(zhì)量，第二個(gè)問(wèn)題更是導(dǎo)致了采集圖像出現(xiàn)過(guò)曝條紋，使得原本圖像信息丟失造成完整采集圖像的割裂。本發(fā)明的目的就是為了解決這兩個(gè)問(wèn)題。

5、本發(fā)明技術(shù)方案為：一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：外觸發(fā)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)緩存處理模塊、高速數(shù)據(jù)接口、自觸發(fā)模塊、仲裁器，所述外觸發(fā)處理模塊接收外觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)該外部觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行濾波、相位判斷，然后將濾波后的信號(hào)傳輸給仲裁器；所述自觸發(fā)模塊產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的自觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集模塊，這個(gè)自觸發(fā)信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊響應(yīng)后，數(shù)據(jù)采集模塊輸出控制信號(hào)給cis和adc，控制cis和adc，并且數(shù)據(jù)采集模塊接收采集到的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊輸出寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)給仲裁器和數(shù)據(jù)緩存處理模塊，當(dāng)數(shù)據(jù)緩存處理模塊收到寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)時(shí)就緩存由數(shù)據(jù)采集模塊傳出的一行圖像數(shù)據(jù)；仲裁器根據(jù)濾波后的外部觸發(fā)信號(hào)和寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)的頻率及相位關(guān)系進(jìn)行仲裁，根據(jù)仲裁結(jié)果輸出讀出觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)緩存處理模塊，數(shù)據(jù)緩存處理模塊收到讀出觸發(fā)信號(hào)時(shí)就讀出一行數(shù)據(jù)到高速數(shù)據(jù)接口，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

6、進(jìn)一步的，所述仲裁器的具體仲裁方法為：

7、步驟1：判斷是否檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)，若否則繼續(xù)等待，若是則進(jìn)入步驟2；

8、步驟2：判斷是否檢測(cè)到寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)，若是則產(chǎn)生讀出觸發(fā)信號(hào)并返回步驟1；若否則進(jìn)入步驟3；

9、步驟3：判斷是否檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)，若是則進(jìn)入步驟4，若否則返回步驟2；

10、步驟4：判斷是否檢測(cè)到寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)，若是則產(chǎn)生讀出觸發(fā)信號(hào)并返回步驟2，若否進(jìn)入步驟5；

11、步驟5：判斷是否檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)，若否則返回步驟4，若是則進(jìn)入步驟6；

12、步驟6：判斷是否檢測(cè)到寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)，若否則留在本步驟，繼續(xù)判斷，若是則產(chǎn)生讀出觸發(fā)信號(hào)并返回步驟1。

13、進(jìn)一步的，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)時(shí)，自觸發(fā)模塊降低自觸發(fā)信號(hào)頻率至一個(gè)設(shè)定好的頻率。

14、進(jìn)一步的，所述讀出觸發(fā)信號(hào)的讀出數(shù)據(jù)為離外觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)后最近的一個(gè)寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)所寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。

15、進(jìn)一步的，所述該設(shè)定好的頻率滿足兩個(gè)要求：一是保證在下一個(gè)外觸發(fā)信號(hào)到來(lái)時(shí)讀出的數(shù)據(jù)沒(méi)有過(guò)曝現(xiàn)象，二是保證該頻率低于外觸發(fā)采集時(shí)的工作頻率以達(dá)到低功耗的要求。

16、進(jìn)一步，在時(shí)間軸上讀出觸發(fā)信號(hào)與其時(shí)間軸負(fù)向方向上最新的一個(gè)寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)在滿足讀出一行完整數(shù)據(jù)的情況下允許的最小間隔gapmin為：

17、

18、其中，wrclk表示一個(gè)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)鐘的周期，單位為秒。rdclk表示一個(gè)讀數(shù)據(jù)時(shí)鐘的周期，單位為秒。depth表示一行圖像的深度，例如本次采集中一行圖像有1000個(gè)像素，即本次采集的depth是1000。所以gap的單位是wrclk，即寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)鐘的周期。例如gapmin＝100則表示上述的最小間隔的值為100個(gè)讀數(shù)據(jù)周期?；蛘呖梢詫ap的值代換為秒，例如gapmin＝100wrclk，若wrclk＝10ns，則gapmin＝1000ns。

19、本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，可以解決現(xiàn)目前cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式中的過(guò)曝問(wèn)題和外觸發(fā)頻率變化導(dǎo)致的灰度不均勻問(wèn)題。并且相比于其他解決過(guò)曝問(wèn)題的方法，資源消耗更少且不會(huì)影響cis線陣相機(jī)本身的掃描行頻和曝光極限。

技術(shù)特征：

1.一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：外觸發(fā)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)緩存處理模塊、高速數(shù)據(jù)接口、自觸發(fā)模塊、仲裁器，所述外觸發(fā)處理模塊接收外觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)該外部觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行濾波、相位判斷，然后將濾波后的信號(hào)傳輸給仲裁器；所述自觸發(fā)模塊產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的自觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集模塊，這個(gè)自觸發(fā)信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊響應(yīng)后，數(shù)據(jù)采集模塊輸出控制信號(hào)給cis和adc，控制cis和adc，并且數(shù)據(jù)采集模塊接收采集到的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊輸出寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)給仲裁器和數(shù)據(jù)緩存處理模塊，當(dāng)數(shù)據(jù)緩存處理模塊收到寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)時(shí)就緩存由數(shù)據(jù)采集模塊傳出的一行圖像數(shù)據(jù)；仲裁器根據(jù)濾波后的外部觸發(fā)信號(hào)和寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)的頻率及相位關(guān)系進(jìn)行仲裁，根據(jù)仲裁結(jié)果輸出讀出觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)緩存處理模塊，數(shù)據(jù)緩存處理模塊收到讀出觸發(fā)信號(hào)時(shí)就讀出一行數(shù)據(jù)到高速數(shù)據(jù)接口，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，其特征在于，所述仲裁器的具體仲裁方法為：

3.如權(quán)利要求1所述的一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)時(shí)，自觸發(fā)模塊降低自觸發(fā)信號(hào)頻率至一個(gè)設(shè)定好的頻率。

4.如權(quán)利要求1所述的一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，其特征在于，所述讀出觸發(fā)信號(hào)的讀出數(shù)據(jù)為離外觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)后最近的一個(gè)寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)所寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。

5.如權(quán)利要求3所述的一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定好的頻率滿足兩個(gè)要求：一是保證在下一個(gè)外觸發(fā)信號(hào)到來(lái)時(shí)讀出的數(shù)據(jù)沒(méi)有過(guò)曝現(xiàn)象，二是保證該頻率低于外觸發(fā)采集時(shí)的工作頻率以達(dá)到低功耗的要求。

6.如權(quán)利要求4所述的一種cis線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，其特征在于，在時(shí)間軸上讀出觸發(fā)信號(hào)與其時(shí)間軸負(fù)向方向上最新的一個(gè)寫(xiě)入觸發(fā)信號(hào)在滿足讀出一行完整數(shù)據(jù)的情況下允許的最小間隔gapmin為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種CIS線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下自觸發(fā)防過(guò)曝系統(tǒng)，屬于圖像采集處理領(lǐng)域。通過(guò)自觸發(fā)的采集模式保證光學(xué)圖像的采集時(shí)間間隔保持不變，以及采集周期、曝光時(shí)長(zhǎng)、曝光間隔不變，在此基礎(chǔ)上得到的圖像數(shù)據(jù)灰度具有最小的不均勻度。并且由于自觸發(fā)模塊是完全獨(dú)立于其他控制模塊，所以保證了CIS是一直處于工作狀態(tài)的，避免CIS出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間積分而過(guò)曝的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CIS線陣相機(jī)外觸發(fā)工作模式下過(guò)曝現(xiàn)象的預(yù)防，提高了圖像質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：羅穎,阮暉雄,馬舉赫,韓澤欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23