基于FPGA的盲人閱讀器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在當(dāng)今社會中，99％以上的文字信息都是以可視化的紙質(zhì)資料形式出現(xiàn)的，而盲人及視力障礙人士無法像普通人一樣正常讀書看報，視覺能力的缺失使他們無法以最直觀的方式獲取信息。盲人閱讀器正是一種將可視化印刷品資料轉(zhuǎn)化為聲音信號，可供視力障礙人群直觀獲取信息的設(shè)備，該設(shè)備可使其在不借助他人幫助的情況下也能夠方便地獲取普通紙質(zhì)文字信息?；贔PGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)的系統(tǒng)可充分利用硬件上的

2、特性滿足高速圖像處理的需要，加上使用SOPC(System On aProgrammable Chip，可編程片上系統(tǒng))技術(shù)可使設(shè)計更加靈活，并實現(xiàn)軟硬件在線編程及更新。
　　本文設(shè)計了一個基于FPGA的盲人閱讀器，以Altera公司的DE2開發(fā)板作為硬件平臺，配合以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補氧化金屬半導(dǎo)體)圖像傳感器對紙質(zhì)印刷體文字資料進行采集，VGA(Vide

3、o Graphic Array，顯示繪圖陣列)顯示器對采集圖像和處理結(jié)果進行顯示，當(dāng)撥動相應(yīng)的功能開關(guān)時，系統(tǒng)將通過音響輸出識別文字內(nèi)容后的語音信息。
　　整個系統(tǒng)共分為圖像采集、圖像緩存、圖像顯示和文字識別四個模塊。系統(tǒng)采用軟硬件協(xié)同設(shè)計方式進行實現(xiàn)，其中圖像采集、圖像緩存和圖像顯示三個模塊用Verilog硬件描述語言進行編寫，文字識別模塊通過搭建SOPC，在NiosⅡ IDE環(huán)境下采用C語言編程處理實現(xiàn)。其中，文字識別模塊是系

4、統(tǒng)的核心，關(guān)系到系統(tǒng)的性能。文字圖像處理分為預(yù)處理、特征提取和匹配識別。本文討論并分析了各部分算法的選取，在預(yù)處理部分采用中值濾波對灰度圖像進行平滑去噪，再使用Otsu算法進行二值化處理，之后經(jīng)過行字切分和歸一化處理后，應(yīng)用改進的八鄰域細(xì)化算法提取出文字骨架。然后基于該單像素的文字骨架信息，對其包括端點、歧點、拐點及四叉點在內(nèi)的特征點進行特征提取，并采用一階Minkowski度量，即絕對距離度量，將特征向量與字典中的標(biāo)準(zhǔn)向量進行匹配識別