基于嵌入式的圖像處理技術研究

湖北工業大學 王 彥

基于嵌入式的圖像處理技術研究

湖北工業大學 王 彥

近幾年來，計算機、通信、消費電子的一體化趨勢日益明顯，嵌入式技術已成為一個研究熱點。嵌入式系統是集軟件、硬件于一 定體的高可靠性系統，嵌入式系統麻雀雖小，五臟俱全，軟件除操作系統外，還需有完成嵌入式系統功能的應用軟 進件，硬件除了CPU外，還需有外圍電路支持，目前，微處 換理器、微控制器、DSP已成為嵌入式系統硬件的構成基 間礎。 可

圖像；處理；研究 可

數字圖像處理系統是執行處理圖像、分析理解圖像信息任務的計算機系統。盡管圖像處理技術應用廣泛，圖像處理系統種類很多，但他們的基本組成是相近的。它們主要含有：圖像輸入設備、執行處理分析與控制的計算機圖像處理機、輸出設備、存儲系統中的圖像數據庫、圖像處理程序庫與模型庫。

嵌入式系統是指以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶應用軟件等部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視和管理等功能。

隨著數字技術的不斷發展和應用，現實生活中的許多信息都可以用數字形式的數據進行處理和存儲，數字圖像就是這種以數字形式進行存儲和處理的圖像。利用計算機可以對它進行常規圖像處理技術所不能實現的加工處理，還可以將它在網上傳輸，可以多次拷貝而不失真。

（1)獲得圖像的方法。要獲得一個數字圖像必須將圖像中的像素轉換成數字信息，以便在計算機上進行處理和加工。將模擬圖像轉換成數字圖像的工作，通常可由掃描儀來完成。

（2)規劃數字化的方法。一個應用范圍廣泛的軟件可以支持數字化的圖像處理，如產生數字圖形，修改數字圖片，進行一些諸如頁面設計之類的技術加工，并將一些圖素組合在一個圖像中。

（3)目標圖像采集與處理模塊。該模塊主要由DSP處理器TMS320C6416和FPGA來實現，DSP和FPGA之間采用主/從方式。其中，DSP主要完成對目標圖像的處理及控制FPGA采樣信號的啟動。

由攝像頭拍攝到的圖像首先進行信號調理，即對圖像進行嵌位、移相、放大以及同步信號分離。然后，由DSP啟動對圖像信號的采樣，即控制FP2GA進行圖像的采樣，同時通過中斷查詢方式(FT2N T)，監控FPGA發出的采樣完成信號。

在完成對目標圖像的數據處理后，DSP將處理后目標圖像和存儲在ROM中的參考圖像構成的聯合輸入圖像實時輸出到液晶電視上的約區域內，以便進行光信息處理。

（1)圖像變換。由于圖像陣列很大，直接在空間域中行處理，涉及計算量很大。因此，往往采用各種圖像變的方法,如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理,不僅減少計算量，而且可獲得更有效的處理(如傅立葉變換在頻域中進行數字濾波處理)。

（2)圖像編碼壓縮。圖像編碼壓縮技術可減少描述圖像的數據量(即比特數)，以便節省圖像傳輸、處理時間和減少所占用的存儲器容量。

（3)圖像增強和復原。圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。

（4)圖像分割。圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，其有意義的特征有圖像中的邊緣、區域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。

（5)圖像描述。圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區域描述兩類方法。

（6)圖像分類(識別)。圖像分類(識別)屬于模式識別的范疇，其主要內容是圖像經過某些預處理(增強、復原、壓縮)后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。

嵌入式圖像處理技術是圖像處理技術與嵌入式系統應用技術的結合，在多種國防軍事科技領域都有著極其廣泛的應用前景和重大的應用價值。本文針對嵌入式圖像處理應用的軟件技術作了全面深入的分析和探討，針對其中的幾個的重要問題作了具體研究，對于今后嵌入式圖像處理技術的研究與應用有著重要的現實意義和價值。

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2011-07-16）