嵌入式單片機系統(tǒng)在圖像采集中的研究

1、嵌,人j自片機凍;統(tǒng)仕圖斃K集丹究摘要:本文對圖像采集與處理技術(shù)的發(fā)展概況進行闡述分析嵌入式單片機以及圖像采集硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制止出基于ARF撇處理器的圖像采集與處理系統(tǒng)方案以實際仿真實驗驗證系統(tǒng)運行的可行性0關鍵詞:嵌入式單片機；圖像采集1圖像采集與處理技術(shù)的發(fā)展概況所謂的圖像采集與處理主要是指人們通過一止的儀器以及觀測手段對客觀事物的圖像信息進行獲取運用相應的技術(shù)進行處理使圖像的處理結(jié)果能夠幫助人們更好的了解客觀世界0圖像采集與處理技術(shù)依舊屬于新興技術(shù)領域在數(shù)字技術(shù)與微機技術(shù)迅猛發(fā)展的目目早下給數(shù)字圖像處理提供了先進的技術(shù)手段0圖像采集與處理技術(shù)的應用領域越來越廣泛主要包括:工業(yè)視覺中的工業(yè)檢

2、測、探傷、測量以及自動生產(chǎn)流水線方面0空問探測與遙感的地形地質(zhì)資源調(diào)查、預測自然災害、處理氣象衛(wèi)星云圖等0生物醫(yī)學中的細胞分類、染色體分類、CT技術(shù)等方面與傳輸以及圖像的序列漢字印刷識別、據(jù)識集與處理系統(tǒng)中大多這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復雜統(tǒng)的集成度與保密性也快速發(fā)展嵌入式微處系統(tǒng)成功研發(fā)這種系集、圖像處理一體化低成本提高處理速度靈活具有很大的市場2數(shù)字圖像處理的基本(1)一股情況下數(shù)為一維信息并且信息辨率彩色512X512的圖像所以數(shù)字圖像處理對計儲容量的要求比較高0占用的頻帶要比語言信輸、存儲、處理等多個大成本較高所以對0通信領域的圖像壓縮處理0辦公自動化中的別等0在傳統(tǒng)的圖像采以PC機作為處理主機

3、、易受干擾另外系很低0隨著科學技術(shù)的理器的圖像采集與處理統(tǒng)臺匕目匕夠?qū)崿F(xiàn)實時圖像采結(jié)構(gòu)更加緊湊有效降并且安裝方便、配置應用刖目早0特占八、字圖像處理的信息大多里很大例如一幅高分就要求768kbit的數(shù)據(jù)縣里算機的計算速度以及存(2)數(shù)字圖像處理所息寬的多在成像、傳環(huán)節(jié)的技術(shù)難度都比較頻帶壓縮技術(shù)提出了更高的要求。（3）在數(shù)字圖像中，各個像素的相關性很大，并不獨立，在圖像畫面上會有很多像素有比較接近的灰度，相關系數(shù)會達到0.9以上，一般情況下，相鄰兩幀之間的相關性比幀內(nèi)相關性要大一些，所以，數(shù)字圖像處理具有很強的信息壓縮潛力。（4）由于二維圖像畫面不能反映三維景物信息，所以，針對三維景物一定要作

4、合適的假設與測量，通過知識來引導了解三維景物。（5）數(shù)字圖像處理之后會給人進行觀察與評價，由于人的視覺系統(tǒng)比較復雜，在不同環(huán)境條件、視覺性能、情緒愛好下，會對已經(jīng)處理的圖像做出不同的評價3嵌入式單片機系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)在社會各個行業(yè)的發(fā)展中都能夠創(chuàng)造出極大價值，實質(zhì)上，嵌入式系統(tǒng)以軟件與硬件為主，其中硬件為平臺的典型，能夠細化到處理器、硬件設備等構(gòu)件。在我國計算機系統(tǒng)運用中，嵌入式系統(tǒng)是一種比較常見的形式，嵌入式系統(tǒng)大多通過系統(tǒng)移植技術(shù)，將微處理器“嵌入”到實際應用系統(tǒng)中來確保系統(tǒng)臺匕目匕化運行0單片機是一種典型的嵌入式微控制器嵌入式單片機系統(tǒng)已經(jīng)在多個領域到廣泛應用與普通計算機系統(tǒng)相比嵌入式單片

5、機系統(tǒng)在系統(tǒng)構(gòu)成中最重要的部件是單片機系統(tǒng)在對設備的操作與管理過程中發(fā)揮著重要作用0隨著單片機功臺匕目匕的不斷提升促進了嵌入式單片機系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式單片機系統(tǒng)是多種技術(shù)有效結(jié)合在一起的產(chǎn)物0嵌入式單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較復雜主要包括CPIU、SDRAM、Flash以及以太網(wǎng)接口等另外嵌入式單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)還具有充足的資源裝載和運行用戶的應用程序總體來看嵌入式單片機具有體積小、低臺匕目匕耗、速度快的優(yōu)占八、同時還可以裝載與運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)04圖像采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖像采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由圖像傳感器、邏輯時序結(jié)構(gòu)、圖像幀存儲器、嵌入式單片機組成每一個硬件結(jié)構(gòu)都具有十分重要的作用其中

6、圖像傳感器在圖像采集系統(tǒng)中發(fā)揮著核心作用其次嵌入式單片機的作用也不容小覷嵌入式單片機可以器進行設置有效對圖數(shù)、速度等進行控制0圖像采集效率節(jié)約圖器中的心片輸出頻率較也比較快首先通過CP存儲到圖像幀儲存器中機系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)進行之后邏輯時序譯碼器發(fā)生器結(jié)合儲存器的片產(chǎn)生同步的地址信號總線的讀寫雙向操作目5基于ARA1嵌入式微處理統(tǒng)方案制止占兀整的圖像處理系統(tǒng)不能而且要求對圖像能文分析的嵌入式單片機用以ARA1嵌入式微處理作為時序控制單元來構(gòu)CCD）圖像傳感器為圖像輸通過12C總線對功臺匕目匕寄存像數(shù)據(jù)的輸出格式、位嵌入式單片機能夠提高像采集成本圖像傳感高并且圖像輸出速度PLD將傳感器輸出的圖像然后

7、通過嵌入式單片讀取與分析0讀出圖像會產(chǎn)生讀信號由地址選、寫信號、速度等來實現(xiàn)圖像幀儲存器數(shù)據(jù)的0器的圖像采集與處理系僅要具備圖像采集功夠?qū)崟r分析與處理本在圖像采集系統(tǒng)中的應器為核心單元以CPLD建實驗平臺系統(tǒng)采用入設備A/D轉(zhuǎn)換心片、CP,LD以及存儲器作為刖將所采集到的圖像傳輸系統(tǒng)可以對所采集的圖理處理結(jié)構(gòu)通過顯示直接執(zhí)行器件發(fā)出控制作0其中虛線刖頭為控數(shù)據(jù)傳輸頻率與SDRAM伯勺以需要添加一FIpO緩存的緩沖避免產(chǎn)生數(shù)據(jù)統(tǒng)的工作流程為:ARTM向令由CFLD向CC）驅(qū)動心號CC）傳感器所采集到轉(zhuǎn)換心片的數(shù)字化處理FIIFO半滿時會提示CP,LD到SDRAM4中寫滿一幀圖數(shù)據(jù)切換使ARP4能

8、夠讀最后由ARA1微處理器對圖統(tǒng)的設計目標為:在獲圖像信息之后經(jīng)過數(shù)介質(zhì)中進行存儲每次端采集系統(tǒng)通過接口到ARM嵌入式系統(tǒng)中1該像特征進行分析并處器顯示出來另外可以指令進行相應的操1制信號0由于A/D轉(zhuǎn)換的讀寫頻率不相匹配所器作為接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或頻率差異該系CF)LD發(fā)出信號采集指片發(fā)出驅(qū)動編碼控制信的圖像模擬信號通過A/D寫入到FIFO緩存當讀取FI二0數(shù)據(jù)并且寫入像之后C)LD內(nèi)部進行取sDramq中的圖像數(shù)據(jù)像數(shù)據(jù)進行處理0該系圖像傳感器收集到的字化處理之后在存儲采集的圖像都會進行相應處理，該系統(tǒng)通過高性能微處理器對圖像的結(jié)果進行控制，做出判斷之后，最終輸出結(jié)6嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采

9、集時序仿真對于圖像采集與處理系統(tǒng)來講，能夠正常工作的前提是可以高效準確的獲得所需圖像信息本次以Altera公司MAX700陳歹U的epm128s100芯片為例進行嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集時序仿真實驗，該芯片可預測性強、速度快，能夠滿足高速圖像采集的需求。Mcu_clk為單片機系統(tǒng)總線時鐘信號，rst為地址發(fā)生器清零信號，mcucs為單片機系統(tǒng)片選信號，mcuread為單片機系統(tǒng)讀信號，mcu_write為單片機系統(tǒng)寫信號，cpld_cs為CPLD片|選信,號，sram_，dr為地址發(fā)|生|器產(chǎn)生|的地址,信號，sramcs為圖像幀存儲器片選信號，sramread為圖像幀存儲器讀信號，sramw-ite為圖像幀存儲器寫信號，sramdata為圖像幀存儲器圖像輸出數(shù)據(jù)，mcudata為嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)單片機系統(tǒng)對幀存儲器的數(shù)據(jù)