基于FPGA的柔版印刷网点检测系统设计

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在印刷工业中,柔版印刷具备绿色环保的独特优势,在国内外取得了迅速的发展,同时人们对柔版印刷的印刷质量要求日渐提高。作为构成印刷图像的基本单元,网点通过其面积和以及空间频率的变化再现图像的阶调和颜色,直接决定着印刷质量。因此检测柔版印刷网点在印刷质量控制中起着重要作用。随着柔版印刷向着自动化,数字化的方向发展,传统的网点检测方法已经不能满足现代化印刷生产的需求。本文针对柔版印刷网点检测问题进行研究,旨在设计出能够精确进行柔版印刷网点检测的系统。经过国内外研究现状的分析与比较,本文采用基于图像处理的数字图像分析法进行网点的检测。本文依据数字图像分析法检测网点的原理和系统的功能需求进行了整体方案设计,构建了以FPGA为核心处理设备,摄像头为图像采集设备以及LCD显示器为结果显示设备的网点检测系统。在网点检测算法方面,本文针对网点检测系统中的网点图像分割这一难点,分析研究了不同的分割方法之后,采用阈值分割方法中的OTSU法对网点图像进行分割。对于OSTU法未能有效分割粘连的网点图像这一问题,利用滑动窗口对OTSU法进行了改进。在网点图像分割完成之后,设计了基于网点图像中连通域的网点面积率检测算法以及基于网点宽高比,网点圆形度等参数的网点形状分析算法。最后,通过MATLAB和Open CV等工具对算法进行了实验,验证了算法的有效性。在系统构建层面,本文依据FPGA系统的设计原则和方法,结合设计采用的Xilinx公司的ZYNQ系列FPGA的实际情况,将系统构建分为硬件开发和软件开发两部分。在硬件开发部分,依据硬件描述语言的特点,结合可编程逻辑电路的特性,利用高层次综合技术,合理地使用FPGA内部资源,构建了摄像头图像采集IP核,网点图像分割IP核以及视频编码IP核等。在软件开发部分,进行了相关驱动的编写,利用Xilinx提供的编译工具进行Linux系统的定制,移植了设计需要的应用程序,最后构建了以网点面积率检测算法和网点形状分析算法为基础的网点检测程序。本文随后进行模块的仿真和系统测试。结果表明,本文设计的系统能够较好地进行柔版印刷网点的检测。
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