自动化缺陷检测系统02---系统平台搭建

Posted 2021-12-30 ZHW_AI课题组

• 作者介绍
• 1.硬件平台搭建
• 1.1 深度学习嵌入式推理终端- -JetsonTX2（Linux系统）
• 1.2 硬件之光源、工业相机、图像采集卡
• 1.3 光源选型和相机选型
• 2.软件平台搭建

作者介绍

张伟伟，男，西安工程大学电子信息学院，2019级硕士研究生，张宏伟人工智能课题组。
研究方向：机器视觉与人工智能。
电子邮件：[e-mail]

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1.硬件平台搭建

1.1 深度学习嵌入式推理终端- -JetsonTX2（Linux系统）

Jetson TX2是NIVDIA瞄准人工智能在Jetson TK1和TX1推出后的升级，如下图所示。TX2的GPU和CPU都进行了升级，内存增加到了8GB、存储增加到了32GB，支持Wifi和蓝牙，编解码支持H.265，体型同样小巧。Jetson TX2提供两种运行模态：一种是MAX Q，能效比能达到最高，是上一代的TX1的2倍，功耗在7.5W以下;另一种是MAX P，性能可以做到最高，能效比同样可以做到前一代的2倍，功耗则在15W以下。

Jetson TX2的特点是NVIDIA Pascal GPU有256个CUDA有能力的核心。CPU复杂部分由两个ARM v8 64位CPU集群组成，它们由高性能的相干互连结构连接。为提高单线程性能，优化了丹佛2(双核)CPU集群;第二个CPU集群是一个ARM Cortex-A57 QuadCore，它更适合于多线程应用程序。
内存子系统包含一个128位的内存控制器，它提供高带宽LPDDR4支持。8 GB LPDDR4主存和32 GB eMMC闪存集成在模块上。从TX1 64位到128位的设计是一个主要的性能提升。
该模块还支持硬件视频编码器和解码器，支持4K超高清视频以不同格式的60fps。这与混合Jetson TX1模块略有不同，后者使用了Tegra SoC上运行的专用硬件和软件来完成这些任务。还包括一个音频处理引擎，全硬件支持多通道音频。Jetson TX2支持Wi-Fi和蓝牙无线连接。Wi-Fi比之前的Jetson TX1有了很大的改进，包括千兆以太网基础。

1.2 硬件之光源、工业相机、图像采集卡

光源：要想获得高品质和高对比度的织物图像，使疵点区域和正常纹理区域清晰的呈现出来，选择合适的照明光源是重要保证。通过与最优照明设计方案相结合，让庇点特征尽量突现，有利于提高碗点检测的精度和准确率。
工业相机：是机器视觉系统的核心部件，其本质的功能就是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头产生的光信号转变为有序的电信号，并将这些信息通过相应接口传送到相应的处理器。相比传统相机而言，它具有高稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优势。

• 彩色线阵CCD相机的输出信号时以时序脉冲驱动的调幅波信号，需要进行数据采集和转换，才能送到处理器进行处理。这样，为了按时序接收每个像敏电容单元的数据，通常的选择是采用具有内部静态存储的数据采集卡。图像数据采集卡对来自像敏单元的信号进行A/D转换，从而变成数字信号，然后将该信号送到自带的FIFO存储器中。当FIFO存储器中存放的数据到了一定数目时，由处理器从FIFO中读出，然后由处理器进行运算处理，并存储到主存储器中。
  -面阵工业CCD：是可以获取二维图像信息，测量图像。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制；用于如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD。
  图像采集卡：主要是捕获外界光电、视频、音频等模拟信号并将其数字化导入计算机进行数字处理的捕获设备。

1.3 光源选型和相机选型

• 光源：首先，光源要根据以下三点目标进行选型：①提高系统采集的待测物体的亮度。②在满足检测要求并且不丢失感兴趣目标细节的情况下，形成有利于图像处理的成像效果。③考虑机器视觉系统周边环境中光的干扰，以及机械振动的干扰，保证采集图像的稳定性，提高机器视觉系统的精度与效率。
  光源类型的选择要综合光源类型、光照方向、寿命、价格等因素。机器视觉系统中的光源类型一般可以选择卤素光纤、日光灯管、LED灯等，根据显色和寿命选择LED光源，可调节亮度等级。
• 相机：相机选择的重要参数如下
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（1）扫描频率
在面阵相机中此概念指的是单位时间内相机获取图像的帧数，而在线阵相机中指的是单位时间内线扫描的行数。本文选用的是CMOS面阵相机，其帧频为14帧/秒。
（2）分辨率
感光芯片上的总像元数，也指的是采集图像的总像素数。本文选用的相机的分辨率为2590×1942。
（3）传输接口
图像数据采集后需要传输到处理模块，因此相机需要一个高效的图像输出方式。常见的传输接口有USB、IEEE 1394、Giga Bit Ethernet、Camera Link等。不同的传输接口需要配备不同的控制的模块。本文采用的相机具有Giga Bit Ethernet接口，也就是千兆以太网卡。
经综合考虑和分析，本文选择德国Basler公司生产的相机，其型号为Basler acA2500-14gc GigE千兆以太网彩色CMOS面阵相机，如图2-4所示。该相机的性能指标见表。

2.软件平台搭建

安装Pycharm，Anaconda，Pytorch，Python和PyQt5。

Anaconda，Pytorch，Python，Pycharm的安装可参考以前我编写的帖子。

• python环境配置步骤一：Pycharm和Anaconda的安装.
• python环境配置步骤二：windows中Anaconda创建虚拟环境安装pytorch并在pycharm中使用虚拟环境.

下面主要记录PyQt5的安装和Pycharm的配置：

• 安装PyQt5

 pip install pyqt5 pyqt5-tools

• 在Pycharm中设置添加PyQt5的工具选项,参考如下链接，（路径通过exe搜索进行搜索得到路径，记录我的Anaconda安装路径：E:\\Anaconda_install\\envs\\py36six）

https://www.jb51.net/article/183411.htm
https://blog.csdn.net/stormdony/article/details/80400032

• 安装图像处理和数学形态学运算的包

pip install scikit-image