[发明专利]基于FPGA的光纤端面检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，摄像头挂载在FPGA上，将所拍摄的每帧图像实时传入至所述FPGA，所述FPGA执行以下步骤：

S1：响应于当前帧图像的场同步信号，根据预设的采样范围选取当前帧图像中相应范围内的像素点的亮度值进行计算，以得到阴影亮度值；所述阴影亮度值为未熔接时的光纤图像中包含完整光纤的一列或几列像素点的亮度均值；

S2：根据采样区域像素点的亮度值与所述阴影亮度值的比较，确定包层上边缘、包层下边缘、纤芯上边缘和纤芯下边缘在当前帧图像中的位置；

S3：响应于下一帧图像的场同步信号，针对所述包层上边缘与纤芯上边缘之间、纤芯下边缘与包层下边缘之间的各行像素点，逐一将像素点的亮度值与所述阴影亮度值进行比较，确定每行的左侧端面点和右侧端面点；

S4：将所述包层上边缘和包层下边缘之间的左侧端面点和右侧端面点分别连接或拟合，以确定左侧光纤端面和右侧光纤端面。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，在确定阴影亮度值及包层上边缘、包层下边缘、纤芯上边缘和纤芯下边缘之后的后续帧中，所述FPGA通过流水线并行处理，所述FPGA响应于一帧图像的场同步信号，而同时执行计算每行的左侧端面点和右侧端面点及确定左侧光纤端面和右侧光纤端面的步骤与计算阴影亮度值及包层上边缘、包层下边缘、纤芯上边缘和纤芯下边缘的步骤。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，在确定阴影亮度值及包层上边缘、包层下边缘、纤芯上边缘和纤芯下边缘之后的后续帧中，

所述FPGA仅计算每行的左侧端面点和右侧端面点及确定左侧光纤端面和右侧光纤端面的步骤；或者，所述FPGA依次执行计算每行的左侧端面点和右侧端面点及确定左侧光纤端面和右侧光纤端面的步骤与计算阴影亮度值及包层上边缘、包层下边缘、纤芯上边缘和纤芯下边缘的步骤。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11：响应于当前帧图像的场同步信号，根据预设的采样列选定当前帧图像中的相应列，将相应列上每一行的像素点及该行像素点前和/或后的一定范围内的像素点的亮度值相加并计算亮度平均值，以对应的行坐标为地址将各行的亮度平均值进行存储；

S12：读取存储的所有亮度平均值进行累加求平均得到总均值，根据该总均值确定所述阴影亮度值。

5.如权利要求4所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，预设图像有效区域，所述步骤S11中，根据预设的采样列选定当前帧图像中预设的图像有效区域内的相应列。

6.如权利要求4所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，遍历所述步骤S11中存储的亮度平均值，将其逐一与所述阴影亮度值进行比较，以根据比较结果的变化位置确定包层上边缘、纤芯上边缘、纤芯下边缘及包层下边缘在当前帧图像中的位置。

7.如权利要求6所述的基于FPGA的光纤端面检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，针对亮度平均值进行从上到下的遍历，包括以下步骤：

S21a：在某行亮度平均值从大于或等于变为小于阴影亮度值后，连续若干个行的亮度平均值均小于阴影亮度值，则将该行作为包层上边缘；

S22a：在某行亮度平均值从小于或等于变为大于阴影亮度值后，连续若干个行的亮度平均值均大于阴影亮度值，则将该行作为纤芯上边缘；

S23a：在某行亮度平均值从大于或等于变为小于阴影亮度值后，连续若干个行的亮度平均值小于阴影亮度值，则将该行作为纤芯下边缘；

S24a：在某行亮度平均值从小于或等于变为大于阴影亮度值后，连续若干个行的亮度平均值大于阴影亮度值，则将该行作为包层下边缘。