移動通訊終端運動圖像高效處理技術

王 強

(山西大同大學物理與電子科學學院，山西大同037009)

移動通訊終端運動圖像高效處理技術

王 強

(山西大同大學物理與電子科學學院，山西大同037009)

隨著數碼相機以及手機終端功能的集成應用，移動的通訊終端正向單一的通訊工具向多樣化終端轉變。這使得視頻處理技術得到了很大的提升，推動了移動通訊終端的高速發展。本文首先介紹基于通訊終端的運動圖像處理技術的獨特優勢，以SkywordsSolutions的Skywords平臺為基礎，論證了運動目標識別技術在可移動終端機開發與實現的可行性。

移動通訊終端；SkywordsSolutions；動作識別技術

從第一代典型的模擬移動系統AMPS和TACS到第二代蜂窩移動通信的GSM和NCDMA再到第三代的數字蜂窩移動系統，從模擬時代走進GPRS時代，實現了單雙頻轉換，中英文互換、語音與文字并行。目前為止移動終端機已經從研發階段轉為成熟的消費階段，得注重消費者體驗，隨著人工智能技術的發展，手機終端動作識別領域已經取得了很大的成果，已經應用到汽車、飛機、輪船、電腦等。但同時有個問題就是，動作識別技術在移動終端上的發展緩慢，主要有以下幾個原因：第一，移動終端的處理器比較小，內存空間受限，這些都不能很好的給動作識別以技術支持；第二，由于移動終端的待機時間是評價其是否達標的標準之一，但往往又無法保證待機時間；第三，對于單一動作效果比較好，但是多動作交錯復雜信息的識別還存在困難，效果不理想。

1 加速傳感器基本原理分析

加速傳感器是一套相對完整的雙軸加速測量系統，它是由CMOS集成電路工藝制造而成。通過測量由于內部加速造成的溫度變化來測量加速度。

多數加速度傳感器就是利用了其內部加速度而造成的晶體變形這個特性，而移動終端中的加速度傳感器內部是氣體，采用氣體比相較于傳統的晶體有較大的好處，它會克服傳統晶體出現的例如傳感器粘連、顆粒等相關問題，同時也大大提高了自身的抵抗性能，使得產品不合格率和故障率很低[1]。

2 動作識別技術原理及分析

傳感器有兩種位置，一種是水平位置傾斜角，另一種是垂直位置的傾斜角，為了方便測算傾斜角度，加速傳感器僅僅輸出作用在感應軸上的加速度值，加速度和重力關系如下：

其中，Ax和Ay代表輸出，g是重力參考值，而α和β是傾斜角度。對于那些大于60°傾斜角度加速度傳感器的輸出變化量，sin方程的特性使我們很容易測量出接近90°的傾斜角。

圖1 傾斜角測量

從圖1可以看出，假設傾斜角接近零的話，那么我們就可以認為正弦方程和線性方程相等：

但在特殊情況下，如果要使用線性近似值有可能有一些精確上的要求，表1列出精度誤差。

表1 線性近似精度誤差

當使用線性近似值后，加速傳感器和以k為基準的傾斜度的靈敏度就可以互相轉換了。

在信號加速輸出的實現到傾斜角度測量轉換過程之前，我們必需預先假設多種可能性，而且每種可能性都需要有各自的變量設置，模擬的控制接口、傾斜的范圍、溫度等。許多信號處理步驟被用來達到各種要求，圖2展示的是加速度到傾斜信號的處理過程，雖然不是每個都需要這樣的步驟。

圖2 信號加速輸出

在不同的環境應用中，可以采用不同的步驟，有的可以省略，在高精度要求的應用中，噪聲濾波器和溫度漂移的補償就可以不采用。

3 移動通訊終端開發平臺

我國移動通訊終端的開發屬于第二層次的開發，即在買回來的軟件上進行開發，全世界的移動通訊終端并不多，其中Skywords平臺是由一家在美國業界屬于最先進水平的無線半導體公司生產，并推廣到全世界,其公司專注于設計研究移動通信領域應用和完整的半導體系統解決辦法，它為全球的基礎架構制造商提供了所有無線部件[2]。

本篇大致介紹Skywords的GPRS平臺，它的制造成本低、使用性能高，更重要是具備了多媒體功能。該平臺的主要芯片，可分別完成基帶處理、射頻處理以及功率放大等功能。其硬件電路結構中有CX805系列基帶處理器；CX20524混合信號器件以及CX74063高集成收發器。

Skywords軟件平臺包括協議棧和固件、MMIAPI∕MMI軟件開發套、開發和生產工具等，在程序開發時，Skywords提供的工具有編譯、調試、下載等功能。

嵌入式實時操作系統自身具有一些特點，例如，系統具有很嚴格實時性，并要求PDA等嵌入式軟件服務可以和不同的操作系統兼容使用，用戶完全可以根據自己的需求來自由選擇擴展系統功能。

虛擬操作系統平臺對操作系統進行了OO包裝。圖3就是虛擬系統平臺示意圖。

圖3 虛擬系統平臺

4 動作識別技術概述

應用動作識別技術可以在移動終端中發揮很多作用，比如菜單操作，屏幕上列舉很多可供選擇的菜單，操作者可以傾斜終端來進行菜單的選擇，被選中的菜單的顏色或形狀就會明顯區別于其他菜單，操作者可以通過終端側面的按鈕進行選擇；電話薄，獨立的電話號碼原理都是一樣的。加速傳感器的另外一個應用就是游戲。

5 應用程序設計和實現

真正與用戶交流的是應用程序及功能，其實用戶最關心的是與他直接接觸的程序是否能夠滿足自己的要求，所以程序的設計就非常關鍵，下面就以游戲控制功能來簡要說明游戲流程。

圖4 控制流程圖

圖4中，分貝有節、段、鏈表、坐標系。一條蛇可以看作是由很多小正方形組成的，我們將這些小正方形成為節；當許多節連城一條線時，我們稱之為段。鏈表的元素單位是段。用戶在面對游戲界面以后，進入CreateGameMenu（VOID）函數，調用MMI控件，包括：ws-POPUP，畫出游戲界面中和控件相關的界面部分，其中信號強弱、電池電量等都屬于終端的相關界面部分。游戲中的音樂以及背景、假象食物等屬于單獨畫出的部分。通過C++語言等程序設置，使得每個窗口都有其生命周期，貪吃蛇的核心算法是如何吃掉食物，在沒有碰到食物之前，將運動方向向下個節點墜入[3]。

一條完整的貪吃蛇是由一節節組成的，最后一個節點即元素是蛇的頭部段，第一個節點是蛇的尾部段，這樣在運動的過程中，頭部多一節，尾部就少一節，這樣能保證蛇一直在運動的狀態，如果吃到了食物，那么尾部就不減少一節。

軟件測試是軟件生存的一個重要階段，是軟件質量的保證。軟件在使用之前，要求對軟件進行分析，試用以及設計規格、兼容性能。程序測試是為了發現漏洞，測試的目的就是為了發現其中的錯誤，而不是為了修改，在軟件開發的過程中，分析、設計與編碼都是創造性的，而測試是具有破壞性的。對于用戶而言，希望軟件測試中發現問題，這樣可以保證軟件的正常、安全的應用。

在軟件測試的過程中，應遵循以下幾點原則：

1.預期的輸出結果一定要實現;

2.測試必須以用戶需求為準則，確保滿足用戶的需求;

3.確保測試中，程序做了自己該做的，同時要檢測程序做了自己不該做的，這樣才算全面的檢測;

4.不能為了方便而修改程序;

5.測試必須明確目標，不能盲目測試。

還有另外一種測試就是自動測試方案框架下進行的，這個需要測試人員來編寫測試范例。自動測試相較于黑盒和白盒測試而言，更加規范，所以測試范例的質量和覆蓋率是測試質量和覆蓋率的主要決定因素[4]。

[1]李國輝,李恒峰.基于內容的音頻檢索:概念和方法[J].小型微型計算機系統,2000（11）:23-30.

[2]余姚明.MPEG標準及其應用[M].北京：郵電大學出版社.

[3]梨紅松.數字視頻及應用[M].北京：清華大學出版社,1998.

[4]（美）吉布森.多媒體數字壓縮原理與標準[M].李熠輝譯.北京:電子工業出版社,2008.

〔責任編輯 高彩云〕

Efficient Mobile Communication Terminal Moving Image Processing Techniques

WANG Qiang
(School of Physics and Electronic Science,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

With the integrated application of digital cameras and mobile terminal functions,the mobile communication terminal forward a single shift to diversify terminal communication tools.Thus video processing technology has been greatly improved,which promotes the rapid development of mobile communication terminals.This paper introduces the unique advantages of motion-based image processing technology communications terminal,discusses the feasibility movement recognition technology in the mobile terminal platform based on Skywords Solutions of Skywords.

mobile communication terminals;SkywordsSolutions;motion recognition technology

O212

A

1674-0874(2015)06-0021-03

2015-09-06

王強（1986-），男，山西陽泉人，碩士，助教,研究方向:圖像處理。