初探嵌入式图像采集与处理系统实现技术

吴文庆

摘 要：现阶段通常使用摄像头采集图像，随着技术逐渐成熟，图像采集的质量愈加提升，但传统图像处理技术过分依赖电子设备。因此，嵌入式图像采集与处理系统应运而生，且具备一定的优势。本文通过分析嵌入式图像采集与处理系统应用优势，对该技术所构成的设计方案与软硬件实现进行简要分析，供相关人员以参考。

关键词：嵌入式;图像采集处理;软件设计

Abstract： at this stage，we usually use cameras to capture images.With the development of technology， the quality of image acquisition is improved， but the traditional image processing technology relies too much on electronic equipment. Therefore， the embedded image acquisition and processing system came into being， and has certain advantages. By analyzing the application advantages of the embedded image acquisition and processing system， this paper makes a brief analysis of the design scheme and hardware and software implementation of the technology， which can be used as a reference for relevant personnel.

Key words： embedded; image acquisition and processing; software design

引言：信息化時代背景下，先进的网络技术以及数字信息技术得到了高速发展，传统PC将会被取代，后PC时代来临，嵌入式概念逐渐被人们接受，融入现代人生产生活中。如，测量监控、智能交通、家电等，均得益于图像采集与处理系统，有效减少了功耗并节约了占用空间。但在实际应用中，仍存在相应缺陷，需要对嵌入式图像采集与处理系统的实现技术进一步研究。

1嵌入式图像采集与处理系统优势

在嵌入式图像采集与处理系统未被开发出之前，传统上图像采集方式主要是通过CCD相机进行拍摄，拍摄完成后在安装了视频采集卡的PC机上完成数字图像的转换，转换结束后的图片可直接存储于PC机硬盘中。图1为传统图像采集与处理流程。

随着科学技术的进步，视觉检测技术逐渐被人们接受并推广，在现代工业中得到广泛应用。此背景下，传统图像采集与处理系统显现弊端，难以满足时代发展需求。如，CCD相机只具备拍摄功能，处理图片还需借助PC机完成，不仅处理效率较低，且对于较小的工业安装环境而言，占据了较大的空间等[1]。基于此，科研人员致力于保留传统图像采集与处理优势的基础上，将其进行改进并推出新型技术，嵌入式图像采集与处理系统应运而生。

嵌入式技术集合了半导体技术、电子技术以及计算机技术等为一体，随着研究的深入，技术人员将会重视研究其功能和体积方面，该系统未来将会具备更加丰富的功能、更加精小的体积[2]。相较于传统图像采集与处理方式，嵌入式系统具备功耗较低、性能优越、可靠性强等优势，能够满足现代工业的需求，在条件复杂的工业环境中也能够胜任[3]。

2嵌入式图像采集与处理系统的构成与实现

2.1嵌入式图像采集与处理系统的构成

结合现阶段社会上对图像采集实际需求分析，嵌入式图像采集与处理系统主要由五部分构成，即光学镜头、传感器驱动电路、图像处理电路、通信接口电路、上位机[4]。

2.1.1光学镜头

目前普遍采用的两种图像传感器分别为CCD与CMOS，此两者均是利用感光二极管（Photodiode）进行光电转换，将所采集的图像转换为数字数据，而两者间的差异则是数字数据传送方式不同。根据各项比对试验，可知CCD传感器灵敏度、分辨率、噪声控制程度等方面具有更大的优势，而CMOS具有更低成本、更低功耗、高整合度等优点。现阶段这种传感器差异有逐渐缩小态势，能够适应更高端的图像产品，因此在选用时需根据实际情况决定。

2.1.2传感器驱动电路

CCD呼出的视频信号为视频模拟信号，而CMOS呼出的则是数字信号，在嵌入式图像采集处理系统的设计中，可使传感器驱动电路具备选通功能，即保障同一时间内，只有一种格式的信号可传送至图像处理电路。

2.1.3图像处理电路

整个嵌入式图像采集与处理系统中最为核心的部分就是图像处理电路，在核心处理器的选择方面，应结合实际需求，并从芯片的信号处理能力、数字视频应用等方面进行综合考虑，保证图像处理电路能够有效发挥其对获取原始采集图像、发送以及编码等作用。

2.1.4通信接口电路

主要是指中央处理器与标准通信子系统之间的接口。在工业中工艺选择的通讯接口种类较多，常见的有标准串口（RS232）、GPIB、以太网、USB、无线、多机同步接口等。

2.1.5上位机

是指能够直接发出操控命令的计算机，通常情况下上位机将命令发送给下位机，而下位机在根据收到的指令解释成相应时序信号并对相关设备进行直接控制。同时，下位机不定时读取设备状态数据，转换成数字信号后向上位机反馈，可在界面上直接显示出视频图像信息。

2.2嵌入式图像采集与处理系统的实现

2.2.1读入文件