一种图像采集方法及采集系统与流程

1.本发明涉及电子装置技术领域，尤其涉及一种图像采集方法及采集系统。


背景技术：

2.工业相机是视觉测量的成像器件，根据传感器类型，可分为线阵相机和面阵相机。线阵相机的传感器通常只有一行或几行成像单元(像元)，可视为面阵相机的一个特例。与面阵相机不同，线阵相机通过运动推扫生成连续图像，运动方向上视场不受限制，可获得更大的单方向测量范围，在缓解了量程-精度矛盾的同时更易于实现连续测量，可有效满足生产线上连续运行的特点。因而广泛应用在机器视觉、航空测绘等在运动中对物体进行成像及精确测量的领域。
3.然而申请人发现现有的图像采集方法存在如下缺点：目前的线阵相机驱动是直接接光栅尺信号或接电平转换板，由线阵相机采集卡软件设置行频脉冲数量，但只能设固定整数脉冲数量。电平转换麻烦需要专业人员才能应用，行频固定脉冲数会造成图片拉伸。而且因机器视觉项目中绝大部份需要使用io卡和光源控制器，且每家io卡和光源控制器的通信协议都不一样，会增加项目开发周期和难度。


技术实现要素：

4.为了克服现有的线阵相机扫描时行频带来的图像拉伸，造成采集出来的图像宽高比与实际不符，本发明创造提供一种新型的图像采集方法及采集系统，不仅能去掉图像拉伸问题，而且能够节省用户成本，本技术实施例提供的技术方案如下：
5.根据本发明的一个方面，本发明包括一种图像采集方法，包括：
6.步骤s101、获取线阵相机的分辨率res、编码器精度cp、行频数量rn、列宽cw；
7.步骤s102、由光栅尺编码器信号和光电开关帧触发信号触发线阵相机控制器开始信号转换；
8.步骤s103、根据第一公式计算得到行频的编码器脉冲数rpcn，其中第一公式满足：
9.rpcn＝(cw/res)/cp；
10.步骤s104、根据第二公式计算得到一帧的编码器脉冲数量rd，其中第二公式满足：
11.rd＝rpcn
×
rn；
12.步骤s105、根据编码器脉冲数量rd触发编码器脉冲计数器计数。
13.根据本发明的一个方面，本发明还包括一种图像采集系统，包括处理器、电源模块、光栅尺编码器采集器、光电开关信号采集器、线阵相机驱动、io驱动、光源驱动、usb转rs232通信模块。其中光栅尺编码器采集器、光电开关信号采集器将数据输入处理器，处理器根据usb转rs232通信模块的控制参数执行所述的图像采集方法控制线阵相机驱动、io驱动、光源驱动输出数据。
14.根据本发明的一个方面，本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现所述方法的步骤。
15.根据本发明的一个方面，本发明还包括一种线阵相机控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述方法的步骤。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明根据线阵相机的参数实时调整线阵相机的控制程序，可以解决图像拉申造成每台线阵相机宽高比不统一造成的每台机器视觉设备维护困难，以及机器视觉理论与实际不匹配问题，并且本线阵相机控制器集成了线阵相机控制、io卡、光源恒流控制器、日期读取、系列号读取(可做加密狗使用)等功能，能够节省用户开发时间、硬件成本，并可提高线阵相机项目成功率。
附图说明
17.图1为本发明的行频产生机制的示意图；
18.图2为本发明的时序图；
19.图3为本发明的系统结构图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做详细描述。本领域技术人员应当理解，尽管本发明已经在以上结合特定实施例和示例进行了描述，在提及特定材料的程度上，其只是出于说明性的目的，而不旨在限制本发明。本领域技术人员可开发等效装置或成分，而无需付出创造性劳动且不背离本发明的范围。
21.如图1所示为本发明的行频产生机制的示意图，本发明的一种图像采集方法，包括以下步骤：
22.步骤s101、获取线阵相机的分辨率res、编码器精度cp、行频数量rn、列宽cw；
23.步骤s102、由光栅尺编码器信号和光电开关帧触发信号触发线阵相机控制器开始信号转换；
24.步骤s103、根据第一公式计算得到行频的编码器脉冲数rpcn，其中第一公式满足：
25.rpcn＝(cw/res)/cp；
26.步骤s104、根据第二公式计算得到一帧的编码器脉冲数量rd，其中第二公式满足：
27.rd＝rpcn
×
rn；
28.步骤s105、根据编码器脉冲数量rd触发编码器脉冲计数器计数。
29.行频是指线阵相机每秒采集的图像行数，以hz为单位。本实施例中，因线阵相机以扫描方式成像，被测物通过相机的图像采集区域时，其速度须与线阵相机的行频相匹配。如果物体运动速度过高，会导致线阵相机采样不足，采集的图片呈现被压缩的效果；反之，物体运动速度过低，则采集的图片被拉长。
30.线阵相机是逐行采集图像，一行里面有多列，这个列就是线阵相机分辨率，采完指定的行就是一帧也就是一张图片。线阵相机分辨率是由线阵相机数据手册得出。
31.列的宽度(单位mm)是由标规(精度0.001mm)计算得出的，将标规用线阵相机采一帧图片，列的宽度＝(标规宽度/标规宽度里的像素数量)
×
线阵相机分辨率。
32.例如在世界坐标中的列宽计算方法：
33.世界坐标列宽122.88mm＝(标规宽度90mm/(标规宽度里的像素数量(b点14000
–a点2000)))
×
相机分辨率16384。
34.在线阵相机采集时，由光栅尺编码器信号和光电开关帧触发信号触发线阵相机控制器开始信号转换，线阵相机控制器将一帧距离分成独立行频脉冲数，因为帧距离对应总脉冲数不变，只需调整单个行频脉冲数，也就是说总距离和总脉冲数不变而只改变单个行频脉冲数，从而解决固定行频脉冲数累加误差造成图片拉伸目的。
35.实施例一：
36.本发明所述获取线阵相机的分辨率res、编码器精度cp、行频数量rn、列宽cw是指通过查阅线阵相机的数据手册得到。设有一线阵相机的参数如下：
37.线阵相机分辨率res＝16384(16k相机)、编码器精度cp＝0.002mm、行频数量rn＝30000、列宽cw＝122.88。通过串口rs232配置控制器的上述参数。
38.通过第一公式rpcn＝(cw/res)/cp计算得到行频的编码器脉冲数rpcn：
39.rpcn＝(122.88/16384)/0.002＝3.75。
40.获得行频的编码器脉冲数rpcn后再根据第二公式rd＝rpcn
×
rn计算出一帧的编码器脉冲数量rd：
41.rd＝3.75
×
30000＝112500。
42.由编码器脉冲信号触发编码器脉冲计数器cpcn，从1开始计，计到112500结束一帧。获得如图2所示的时序图。
43.参考程序如下：
44.[0045][0046]
本发明的技术方案与现有技术的比较：
[0047]
假设一线阵相机具有以下参数：帧距离fd＝190mm，行频数量rn＝30000，编码器精度cp＝0.001mm，
[0048]
行频脉冲数rd＝(190mm/30000)/0.001＝6.3333333。
[0049]
由于现有技术中，行频脉冲数必须是固定整数，所以根据上述计算结果，行频脉冲数为6个。由此可见反推后帧距离是(6*0.001mm)*30000＝180mm，与190mm相差10mm，存在误差。
[0050]
而本采用本发明的技术方案获得当前的行频脉冲数计算如下：
[0051]
当前行频脉冲数rd＝(行频计数器rcn*6.333333)/0.001mm，其中行频计数器rcn范围为1至30000。
[0052]
由此可见本发明采用的是浮点计算，反推后帧距是：
[0053]
(30000*6.3333333)*0.001＝189.999mm，可见误差明显减小。
[0054]
如图3所示为执行本发明的图像采集方法的图像采集系统的结构框图。包括处理器、电源模块、光栅尺编码器采集器、光电开关信号采集器、线阵相机驱动、io驱动、光源驱动、usb转rs232通信模块。其中光栅尺编码器采集器、光电开关信号采集器将数据输入处理器，处理器根据usb转rs232通信模块的控制参数控制线阵相机驱动、io驱动、光源驱动输出数据。
[0055]
本发明的图像采集系统中，io卡是由cpu的io口完成再加上通信完成的，io采用光耦隔离。光源控制器是由cpu的pwm控制恒流源模块完成的，恒流源模块是0a-3a对应pwm 0％-100％。
[0056]
由此可知，本技术根据线阵相机的参数实时调整线阵相机的控制程序，可以解决图像拉申造成每台线阵相机宽高比不统一造成的每台机器视觉设备维护困难，以及机器视觉理论与实际不匹配问题，并且本线阵相机控制器集成了线阵相机控制、io卡、光源恒流控制器、日期读取、系列号读取(可做加密狗使用)等功能，能够节省用户开发时间、硬件成本，并可提高线阵相机项目成功率。
[0057]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0058]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0059]
尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0060]
为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0061]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存储记忆体(random access memory，ram)等。
[0062]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。