[发明专利]基于FPGA的光纤端面检测方法及系统

说明书

本发明提出一种基于FPGA的光纤端面检测方法及系统，摄像头挂载在FPGA上，将所拍摄的每帧图像实时传入至FPGA，FPGA执行以下步骤：响应于当前帧图像的场同步信号，根据采样范围选取当前帧图像中像素点的亮度值进行计算，以得到阴影亮度值；根据采样区域像素点亮度值与阴影亮度值的比较，确定包层上、下边缘以及纤芯上、下边缘在当前帧图像中的位置；响应于下一帧图像的场同步信号，针对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，逐一将像素点亮度值与阴影亮度值进行比较，确定每行左侧端面点和右侧端面点；将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，以确定端面。可以快速找到端面，减少耗时。

技术领域

本发明涉及光纤图像处理技术领域，尤其涉及的是一种基于FPGA的光纤端面检测方法及系统。

背景技术

光纤熔接机是一种利用高压电弧将两根光纤端面熔化的同时，用高精度运动机构平缓推进，让两根光纤融合成一根，以实现光纤模场的耦合的精密仪器。在推进过程中，需要不断读取光纤端面的位置信息，以确定电机下一步的步进数。

目前，一般通过以下方法来确定光纤端面在图像上的位置：软件需要盲等至少两帧摄像头图像刷新时间后，通过EBI(外部总线接口)总线读取DDR(动态随机存储器)中存储的某帧完整的摄像头图像，对整个图像所有像素点遍历查找光纤端面的位置。

但是，该种方法存在以下缺陷：软件每次读取摄像头的图像数据之前需要盲等至少两帧完整图像刷新时间，并且通过EBI总线读取一帧完整的摄像头图像也需要耗时，且在熔接推进时需要多次获取光纤端面才能确定电机下一步的步进数，反复操作累积耗时巨大，熔接时间过长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的光纤端面检测方法及系统，可以快速找到端面，减小耗时。

为解决上述问题，本发明提出一种基于FPGA的光纤端面检测方法，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；

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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S1包括：