在工业生产自动化体系中，经过计算机视觉和图画处理技能来完成产品的质量监测和操控，已逐步成为一种有用的使用技能。线阵CCD 图画传感器广泛地使用于产品尺度丈量和分类、非触摸尺度丈量、条形码、形状辨认等很多范畴。在图画检测体系中，应具有一个高速的子图画提取和输出模块，本文选用FPGA 器材EP3C25F256C8 和CCD 线阵图画传感器RL1024P,完成线阵CCD 图画检测体系中的子图画提取和输出功用。
1 子图画提取模块的规划
子图画提取模块的功用可描绘为：选用FPGA 器材完成，依据串行输入的是非图画和同步信号，提取该图画中设定尺度巨细的子图画。假定输入图画巨细为i * j,某一像素点的坐标方位为(X,Y)，要取出子图画的巨细为m * n,则用c 代码描绘为：for(b=0;b
依据体系规划的要求，线阵CCD 图画收集模块选用串行的办法输出1×1024 像素的一行图画，子图画提取模块接纳该图画数据、缓冲、再输出16×16 像素的子图画。子图画提取模块的外部端口，如图1 所示。首要信号有：像素同步时钟信号CCD_CLK、像素数据CCD_DATA、当时输入像素的坐标CCD_ADDR[90] ;别的，N_RST 和SYS_CLK 为体系供给的复位信号和处理时钟信号。其间，每个CCD_CLK 的上升沿出现时CCD_DATA 像素有用，且该像素地点的方位为CCD_ADDR[90] 值。
为了完成每个CCD_CLK 周期内均输出一个子图画，SYS_CLK应该为CCD_CLK 的10 倍左右。
本文选用“图画转置缓冲区”的办法来完成子图画提取模块。“图画转置缓冲区”是一个按行写入(更新)、按列读出的一个RAM 缓冲区。在FPGA 内部设置一个1024 个单元的RAM 缓冲区，每个单元的位宽为16bits.线阵CCD 收集模块输出的线阵图画与子图画的联系，如图2 所示。其间，第0 行表明图画的当时行，第N 行为前史行，每行有1024 个像素，依照p0 至p1023 的像素次序输出。假定当时CCD_CLK 输入的像素为第0行的p16 像素，则其对应的16X16 子图画为图中的暗影部分。
“图画转置缓冲区”RAM 块存储图画的结构，如图3 所示。
RAM 块共有1024 个单元，每个单元为16 位的宽度，可寄存最近的16 行图画数据。比照图2 和图3,能够发现，RAM 块的地址编号相当于线阵CCD 图画的某一行像素的方位，某个RAM单元的位D15 ~ D0 对应某一列的最近16 个像素，相当于对线阵图画转置后再寄存到RAM 块中。对RAM 缓冲区进行写操作时，因为线阵CCD 图画的数据是按行逐位输入的，每个CCD_CLK 时钟上升沿出现时，仅需更新RAM 缓冲区中当时像素对应的比特，因而在逻辑上是依据图画按行写入RAM 区的。在FPGA器材中，可规划一个状态机来完成“图画转置缓冲区”的读写操作，如图4 所示。
子图画提取模块输出的子图画有256 个像素，在FPGA 内部经过寄存器暂存上一个输出的子图画;当更新RAM 区的某个像素时，把16X16 的滑动窗口向右移动一列像素的方位，把滑动窗口内的数据作为输出，就能够得到新的子图画。
2 规划仿真
在本文的规划仿真中，因为用到图画文件的解析和图画显现，因而凭借MATLAB 和Modelsim 软件，经过文件读写的办法完成的联合仿真，可使仿真处理愈加快捷和直观。其间，MATLAB 用来把图画文件转换为输入的像素，以及显现输出的子图画;Modelsim 用来仿真和验证FPGA 规划是否正确。
本文运用MATLAB 和Modelsim 进行联合仿真，首要有以下三个过程。第一步，在MATLAB 中编写m 文件，读取bmp 位图文件并把像素数据写入文件datain.txt 中，作为ModelSim仿真的输入鼓励信号。第二步，在ModelSim 中，用VHDL 编写Testbench 测验文件，读取datain.txt 文件，发生与CCD_CLK 同步的像素信号;编写DO 文件进行自动化仿真，再把仿真输出的子图画数据保存在dataout.txt 文件中。第三步，在MATLAB 中编写m 文件，解析dataout.txt 文件，顺次显现为16×16 的是非图片序列，确认仿真成果是否正确。本规划仿真输入的图画及输出的子图画序列，如图5 所示。从仿真成果可知，规划办法是正确的，仿真成果契合规划功用的要求。
3 结束语
使用线阵CCD 图画传感器进行产品检测时，接连、高速地输出子图画序列是必不可少的重要环节，选用FPGA 完成子图画序列的提取和输出，有多种不同的规划办法。本文选用“图画转置缓冲区”和状态机的办法，来完成体系所要求的子图画提取和输出的功用，并用MATLAB 和ModelSim 工具软件对规划进行了联合仿真，该办法具有FPGA 资源占用少、结构简略、高速处理，以及快捷和直观的特色，对其他相似的FPGA 规划项目有很好的参阅效果。
