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文档简介
1、嵌,人j自片机冻;统仕图毙K集丹究摘要:本文对图像采集与处理技术的发展概况进行阐述分析嵌入式单片机以及图像采集硬件系统结构制止出基于ARF撇处理器的图像采集与处理系统方案以实际仿真实验验证系统运行的可行性0关键词:嵌入式单片机;图像采集1图像采集与处理技术的发展概况所谓的图像采集与处理主要是指人们通过一止的仪器以及观测手段对客观事物的图像信息进行获取运用相应的技术进行处理使图像的处理结果能够帮助人们更好的了解客观世界0图像采集与处理技术依旧属于新兴技术领域在数字技术与微机技术迅猛发展的目目早下给数字图像处理提供了先进的技术手段0图像采集与处理技术的应用领域越来越广泛主要包括:工业视觉中的工业检
2、测、探伤、测量以及自动生产流水线方面0空问探测与遥感的地形地质资源调查、预测自然灾害、处理气象卫星云图等0生物医学中的细胞分类、染色体分类、CT技术等方面与传输以及图像的序列汉字印刷识别、据识集与处理系统中大多这种系统结构比较复杂统的集成度与保密性也快速发展嵌入式微处系统成功研发这种系集、图像处理一体化低成本提高处理速度灵活具有很大的市场2数字图像处理的基本(1)一股情况下数为一维信息并且信息辨率彩色512X512的图像所以数字图像处理对计储容量的要求比较高0占用的频带要比语言信输、存储、处理等多个大成本较高所以对0通信领域的图像压缩处理0办公自动化中的别等0在传统的图像采以PC机作为处理主机
3、、易受干扰另外系很低0随着科学技术的理器的图像采集与处理统台匕目匕够实现实时图像采结构更加紧凑有效降并且安装方便、配置应用刖目早0特占八、字图像处理的信息大多里很大例如一幅高分就要求768kbit的数据县里算机的计算速度以及存(2)数字图像处理所息宽的多在成像、传环节的技术难度都比较频带压缩技术提出了更高的要求。(3)在数字图像中,各个像素的相关性很大,并不独立,在图像画面上会有很多像素有比较接近的灰度,相关系数会达到0.9以上,一般情况下,相邻两帧之间的相关性比帧内相关性要大一些,所以,数字图像处理具有很强的信息压缩潜力。(4)由于二维图像画面不能反映三维景物信息,所以,针对三维景物一定要作
4、合适的假设与测量,通过知识来引导了解三维景物。(5)数字图像处理之后会给人进行观察与评价,由于人的视觉系统比较复杂,在不同环境条件、视觉性能、情绪爱好下,会对已经处理的图像做出不同的评价3嵌入式单片机系统嵌入式系统在社会各个行业的发展中都能够创造出极大价值,实质上,嵌入式系统以软件与硬件为主,其中硬件为平台的典型,能够细化到处理器、硬件设备等构件。在我国计算机系统运用中,嵌入式系统是一种比较常见的形式,嵌入式系统大多通过系统移植技术,将微处理器“嵌入”到实际应用系统中来确保系统台匕目匕化运行0单片机是一种典型的嵌入式微控制器嵌入式单片机系统已经在多个领域到广泛应用与普通计算机系统相比嵌入式单片
5、机系统在系统构成中最重要的部件是单片机系统在对设备的操作与管理过程中发挥着重要作用0随着单片机功台匕目匕的不断提升促进了嵌入式单片机系统的发展嵌入式单片机系统是多种技术有效结合在一起的产物0嵌入式单片机系统的硬件结构比较复杂主要包括CPIU、SDRAM、Flash以及以太网接口等另外嵌入式单片机系统的硬件结构还具有充足的资源装载和运行用户的应用程序总体来看嵌入式单片机具有体积小、低台匕目匕耗、速度快的优占八、同时还可以装载与运行嵌入式Linux操作系统04图像采集系统硬件结构图像采集系统硬件结构主要由图像传感器、逻辑时序结构、图像帧存储器、嵌入式单片机组成每一个硬件结构都具有十分重要的作用其中
6、图像传感器在图像采集系统中发挥着核心作用其次嵌入式单片机的作用也不容小觑嵌入式单片机可以器进行设置有效对图数、速度等进行控制0图像采集效率节约图器中的心片输出频率较也比较快首先通过CP存储到图像帧储存器中机系统对图像数据进行之后逻辑时序译码器发生器结合储存器的片产生同步的地址信号总线的读写双向操作目5基于ARA1嵌入式微处理统方案制止占兀整的图像处理系统不能而且要求对图像能文分析的嵌入式单片机用以ARA1嵌入式微处理作为时序控制单元来构CCD)图像传感器为图像输通过12C总线对功台匕目匕寄存像数据的输出格式、位嵌入式单片机能够提高像采集成本图像传感高并且图像输出速度PLD将传感器输出的图像然后
7、通过嵌入式单片读取与分析0读出图像会产生读信号由地址选、写信号、速度等来实现图像帧储存器数据的0器的图像采集与处理系仅要具备图像采集功够实时分析与处理本在图像采集系统中的应器为核心单元以CPLD建实验平台系统采用入设备A/D转换心片、CP,LD以及存储器作为刖将所采集到的图像传输系统可以对所采集的图理处理结构通过显示直接执行器件发出控制作0其中虚线刖头为控数据传输频率与SDRAM伯勺以需要添加一FIpO缓存的缓冲避免产生数据统的工作流程为:ARTM向令由CFLD向CC)驱动心号CC)传感器所采集到转换心片的数字化处理FIIFO半满时会提示CP,LD到SDRAM4中写满一帧图数据切换使ARP4能
8、够读最后由ARA1微处理器对图统的设计目标为:在获图像信息之后经过数介质中进行存储每次端采集系统通过接口到ARM嵌入式系统中1该像特征进行分析并处器显示出来另外可以指令进行相应的操1制信号0由于A/D转换的读写频率不相匹配所器作为接口实现数据丢失或频率差异该系CF)LD发出信号采集指片发出驱动编码控制信的图像模拟信号通过A/D写入到FIFO缓存当读取FI二0数据并且写入像之后C)LD内部进行取sDramq中的图像数据像数据进行处理0该系图像传感器收集到的字化处理之后在存储采集的图像都会进行相应处理,该系统通过高性能微处理器对图像的结果进行控制,做出判断之后,最终输出结6嵌入式单片机系统的图像采
9、集时序仿真对于图像采集与处理系统来讲,能够正常工作的前提是可以高效准确的获得所需图像信息本次以Altera公司MAX700陈歹U的epm128s100芯片为例进行嵌入式单片机系统的图像采集时序仿真实验,该芯片可预测性强、速度快,能够满足高速图像采集的需求。Mcu_clk为单片机系统总线时钟信号,rst为地址发生器清零信号,mcucs为单片机系统片选信号,mcuread为单片机系统读信号,mcu_write为单片机系统写信号,cpld_cs为CPLD片|选信,号,sram_,dr为地址发|生|器产生|的地址,信号,sramcs为图像帧存储器片选信号,sramread为图像帧存储器读信号,sramw-ite为图像帧存储器写信号,sramdata为图像帧存储器图像输出数据,mcudata为嵌入式单片机系统的图像数据单片机系统对帧存储器的数据
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