初探嵌入式圖像采集與處理系統實現技術

吳文慶

摘 要：現階段通常使用攝像頭采集圖像，隨著技術逐漸成熟，圖像采集的質量愈加提升，但傳統圖像處理技術過分依賴電子設備。因此，嵌入式圖像采集與處理系統應運而生，且具備一定的優勢。本文通過分析嵌入式圖像采集與處理系統應用優勢，對該技術所構成的設計方案與軟硬件實現進行簡要分析，供相關人員以參考。

關鍵詞：嵌入式;圖像采集處理;軟件設計

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，先進的網絡技術以及數字信息技術得到了高速發展，傳統PC將會被取代，后PC時代來臨，嵌入式概念逐漸被人們接受，融入現代人生產生活中。如，測量監控、智能交通、家電等，均得益于圖像采集與處理系統，有效減少了功耗并節約了占用空間。但在實際應用中，仍存在相應缺陷，需要對嵌入式圖像采集與處理系統的實現技術進一步研究。

1嵌入式圖像采集與處理系統優勢

在嵌入式圖像采集與處理系統未被開發出之前，傳統上圖像采集方式主要是通過CCD相機進行拍攝，拍攝完成后在安裝了視頻采集卡的PC機上完成數字圖像的轉換，轉換結束后的圖片可直接存儲于PC機硬盤中。圖1為傳統圖像采集與處理流程。

隨著科學技術的進步，視覺檢測技術逐漸被人們接受并推廣，在現代工業中得到廣泛應用。此背景下，傳統圖像采集與處理系統顯現弊端，難以滿足時代發展需求。如，CCD相機只具備拍攝功能，處理圖片還需借助PC機完成，不僅處理效率較低，且對于較小的工業安裝環境而言，占據了較大的空間等[1]。基于此，科研人員致力于保留傳統圖像采集與處理優勢的基礎上，將其進行改進并推出新型技術，嵌入式圖像采集與處理系統應運而生。

嵌入式技術集合了半導體技術、電子技術以及計算機技術等為一體，隨著研究的深入，技術人員將會重視研究其功能和體積方面，該系統未來將會具備更加豐富的功能、更加精小的體積[2]。相較于傳統圖像采集與處理方式，嵌入式系統具備功耗較低、性能優越、可靠性強等優勢，能夠滿足現代工業的需求，在條件復雜的工業環境中也能夠勝任[3]。

2嵌入式圖像采集與處理系統的構成與實現

2.1嵌入式圖像采集與處理系統的構成

結合現階段社會上對圖像采集實際需求分析，嵌入式圖像采集與處理系統主要由五部分構成，即光學鏡頭、傳感器驅動電路、圖像處理電路、通信接口電路、上位機[4]。

2.1.1光學鏡頭

目前普遍采用的兩種圖像傳感器分別為CCD與CMOS，此兩者均是利用感光二極管（Photodiode）進行光電轉換，將所采集的圖像轉換為數字數據，而兩者間的差異則是數字數據傳送方式不同。根據各項比對試驗，可知CCD傳感器靈敏度、分辨率、噪聲控制程度等方面具有更大的優勢，而CMOS具有更低成本、更低功耗、高整合度等優點。現階段這種傳感器差異有逐漸縮小態勢，能夠適應更高端的圖像產品，因此在選用時需根據實際情況決定。

2.1.2傳感器驅動電路

CCD呼出的視頻信號為視頻模擬信號，而CMOS呼出的則是數字信號，在嵌入式圖像采集處理系統的設計中，可使傳感器驅動電路具備選通功能，即保障同一時間內，只有一種格式的信號可傳送至圖像處理電路。

2.1.3圖像處理電路

整個嵌入式圖像采集與處理系統中最為核心的部分就是圖像處理電路，在核心處理器的選擇方面，應結合實際需求，并從芯片的信號處理能力、數字視頻應用等方面進行綜合考慮，保證圖像處理電路能夠有效發揮其對獲取原始采集圖像、發送以及編碼等作用。

2.1.4通信接口電路

主要是指中央處理器與標準通信子系統之間的接口。在工業中工藝選擇的通訊接口種類較多，常見的有標準串口（RS232）、GPIB、以太網、USB、無線、多機同步接口等。

2.1.5上位機

是指能夠直接發出操控命令的計算機，通常情況下上位機將命令發送給下位機，而下位機在根據收到的指令解釋成相應時序信號并對相關設備進行直接控制。同時，下位機不定時讀取設備狀態數據，轉換成數字信號后向上位機反饋，可在界面上直接顯示出視頻圖像信息。

2.2嵌入式圖像采集與處理系統的實現

2.2.1讀入文件