嵌入式機器視覺的關鍵技術研究.pdf

1、機器視覺的迅速發(fā)展使得終端客戶對產品的多樣化需求不斷增長,機器視覺系統(tǒng)需要更多靈活應用的產品。而嵌入式系統(tǒng)以其小體積、低成本、低功耗引起人們的更多關注,嵌入式系統(tǒng)在機器視覺的發(fā)展中開始扮演重要角色。在此過程中,作為以嵌入式技術實現的機器視覺功能的代表性產品--智能相機,由于具有平臺性、通用性以及直接面向工業(yè)現場設計的特點,在嵌入式機器視覺領域得到了很快的發(fā)展,但同時,專用型嵌入式機器視覺終端也有很多的研究成果。 本論文旨在研究并

2、力爭解決嵌入式機器視覺系統(tǒng)中的部分關鍵問題,主要研究了以下三個方面：1、對圖像傳感器輸出的模擬信號進行“模擬”處理,以期提升圖像質量；2、支持機器視覺系統(tǒng)開放性要求的通用圖像采集；3、嵌入式系統(tǒng)中的高效圖像運算結構的實現。在嵌入式系統(tǒng)的有限資源中如何獲取高質量數字圖像,如何實現機器視覺所需要的信息分析能力是需要長期研究的課題,本論文對此進行了初步的分析。在研究的過程中使用了模擬與數字相結合的方式,同時借鑒了IP重用的結構,以高效實用為目

3、的,在嵌入式系統(tǒng)中研究了機器視覺所面臨的一些常見的問題。 本文的主要創(chuàng)新工作如下： 1、提出了一種基于模擬技術的圖像增強方法。針對圖像傳感器輸出的模擬圖像信號,在圖像采集的同時對模擬信息進行“模擬”處理,達到圖像增強的目的。此方法在模擬信號量化之前進行信息處理,可以達到量化之后依靠數字圖像處理方式不能得到的圖像增強效果,而且模擬增強的方式不消耗系統(tǒng)的計算資源,極大緩解了嵌入式系統(tǒng)計算資源緊張的問題。 2、提出一種

4、數字補償式一階模擬濾波器的設計方法,可應用于模擬圖像傳感器的信號濾波。此方法通過分析模擬圖像傳感器一階讀出電路的像素串擾,推導出不產生信息畸變的一階模擬濾波器的截止頻率,并得到在不同截止頻率下的信息畸變量。由此實現數字信息的畸變補償,得到了不產生信息畸變而降低截止頻率的目的,從而使用一階模擬濾波器達到高階濾波器的濾波效果。 3、提出并實現了一種滿足機器視覺開放性要求的高效圖像采集設計方案。 首先研究分析了各種常用圖像傳感

5、器在各種應用條件下形成的數字圖像格式,繼而針對其輸出圖像格式設計了基于IP重用結構的高效圖像采集方案。它可以滿足不同圖像傳感器輸出的圖像數據重組的要求,同時它的重組過程只消耗一次數據存取,優(yōu)于目前通用處理器的DMA數據組織能力,達到了高效重組的目的。隨后又對圖像幀的管理組織進行研究,指出通用處理器在圖像幀管理的結構上存在的不足之處,并在IP重用的架構下提出新的圖像幀管理結構,實現了支持應用多線程的多緩沖區(qū)隊列管理,將圖像幀管理的并發(fā)過程