基于SoC软硬件协同设计的布匹瑕疵检测.docx

基于SoC软硬件协同设计的布匹瑕疵检测
摘要
布匹瑕疵检测是一项十分重要的质量检测任务，具有高度的自动化需求。本文基于SoC软硬件协同设计理念，提出了一种布匹瑕疵检测的方案。该方案利用FPGA实现了高速图像处理，集成了多种图像算法，通过硬件电路优化，达到了较高的检测性能。同时，该方案采用ARM处理器，实现了图像处理与算法调度等软件部分。实验证明了该方案具有较高的瑕疵检测率和检测速度，具有重要的实际应用价值。
关键词：SoC；FPGA；布匹瑕疵检测；ARM；图像处理
Abstract
Fabricdefectinspectionisanimportantqualityinspectiontask,whichhasahighdemandforautomation.BasedontheconceptofSoCsoftwareandhardwareco-design,thispaperproposesaschemeforfabricdefectdetection.TheschemeusesFPGAtorealizehigh-speedimageprocessing,integratesmultipleimagealgorithms,andachieveshighdetectionperformancethroughhardwarecircuitoptimization.Atthesametime,theschemeusesARMprocessortorealizesoftwarepartssuchasimageprocessingandalgorithmscheduling.Experimentshaveprovedthattheschemehashighdefectdetectionrateanddetectionspeed,andhasimportantpracticalapplicationvalue.
Keywords:SoC;FPGA;Fabricdefectdetection;ARM;Imageprocessing
1.引言
布匹作为传统的纺织品材料之一，广泛应用于家纺、服装、鞋帽、工业等领域。布匹质量的好坏直接影响到产品的质量。因此，在生产过程中进行布匹质量的检测是非常重要的。目前常用的检测方式是将布匹在光源下查看是否有瑕疵。然而，这种方式需要耗费大量的人力和物力，且检测效果和准确率有一定的局限性，难以满足现代纺织生产的要求。因此，自动化布匹瑕疵检测技术的研究显得极为必要。
随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，基于图像处理技术的布匹瑕疵检测开始受到越来越多的关注。图像处理技术通过采集和分析布匹图像，检测出布匹表面的各种瑕疵，可以有效地节约人力、提高生产效率和产品质量。
2.相关技术和方案
传统的布匹瑕疵检测方法主要是人工视觉检测方法。然而，这种方法耗费时间，准确率低，并且不利于大规模的生产。因此，近年来研究人员开始采用计算机视觉技术对布匹进行瑕疵检测。
传统的基于计算机视觉的布匹瑕疵检测方案主要是由普通计算机和数码相机构成。数码相机用于获取布匹表面的图像，并将图像传输到计算机中进行处理和分析。计算机视觉技术主要包括图像采集、图像预处理、特征选择和分类识别等几个步骤。在特征选择和分类识别的阶段，一般采用形态学、纹理分析、边缘检测等技术。
然而，根据布匹质量的检测要求，这种方法并不能满足其自动化、实时检测的要求。因此，学术界和工业界开始探索更为高效的工业自动化检测方案。其中，SoC(systemonachip)技术因其集成度高、成本低、功耗小等优点，成为了一种广为研究的检测方案。此外，SoC技术在嵌入式实时性要求较高的应用中也表现出较好的优势。
传统的SoC检测方案主要是将硬件设计和软件设计分别进行。硬件设计主要使用FPGA(fieldprogrammablegatearray)进行图像处理，并进行硬件电路优化，提高检测速度。软件设计主要使用ARM处理器进行程序编程，并实现图像处理、算法调度等功能。从而实现了硬件协同设计，提高了检测效率和准确性。但由于涉及到软硬件协同设计，该方案的开发困难度较大。
3.基于SoC软硬件协同设计的布匹瑕疵检测方案
本文提出的基于SoC软硬件协同设计的布匹瑕疵检测方案，采用FPGA和ARM处理器进行软硬件协同设计，采用数字图像处理技术对布匹表面进行检测。
3.1系统框架
本文设计的系统框架如图1所示。该系统由硬件模块和软件模块两部分组成。
图1基于SoC软硬件协同设计的布匹瑕疵检测方案系统框架
硬件模块主要是由FPGA构成，主要包括图像采集、预处理、特征提取和分类等模块。其中，图像采集模块负责采集布匹表面图像，将图像传输到FPGA中进行处理。预处理模块负责对图像进行滤波、增强等操作，提高图像