工业生产的自动化系统中，通过计算机视觉和子图像处理技术来实现产品的质量监测和控制，已逐渐成为一种强有力的应用技术。线阵CCD图像传感器应用于产品尺寸测量与非接触尺寸测量、分类、条形码识别等众多领域。图像检测技术具备一个高速子图像提取和输出模块，采用FPGA-EP3C25F256C8和CCD线阵图像传感器RL1024P,实现线阵CCD图像检测系统中图像提取和输出功能。
1 子图像提取模块的设计
子图像提取模块的功能可描述为：采用FPGA器件实现，根据串行输入的黑白图像和同步信号，提取该图像中设定尺寸大小的子图像。假设输入图像大小为i * j,某一像素点的坐标位置为(X,Y)，要取出子图像的大小为m * n,则用c 代码描述为：for(b=0;b
根据系统设计的要求，线阵CCD 图像采集模块采用串行的方式输出1×1024 像素的一行图像，子图像提取模块接收该图像数据、缓冲、再输出16×16 像素的子图像。子图像提取模块的外部端口，如图1 所示。主要信号有：像素同步时钟信号CCD_CLK、像素数据CCD_DATA、当前输入像素的坐标CCD_ADDR[90] ;另外，N_RST 和SYS_CLK 为系统提供的复位信号和处理时钟信号。其中，每个CCD_CLK 的上升沿出现时CCD_DATA 像素有效，且该像素所在的位置为CCD_ADDR[90] 值。
为了实现每个CCD_CLK 周期内均输出一个子图像，SYS_CLK应该为CCD_CLK 的10 倍左右。
本文采用“图像转置缓冲区”的方法来实现子图像提取模块。“图像转置缓冲区”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 采集模块输出的线阵图像与子图像的关系，如图2 所示。其中，第0 行表示图像的当前行，第N 行为历史行，每行有1024 个像素，按照p0 至p1023 的像素顺序输出。假设当前CCD_CLK 输入的像素为第0行的p16 像素，则其对应的16X16 子图像为图中的阴影部分。
“图像转置缓冲区”RAM 块存储图像的结构，如图3 所示。
