嵌入式圖像處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計論文
摘要：隨著我國智能化、信息化的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在多媒體通信、交通控制以及個人數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛的應(yīng)用，計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用范圍也逐漸增強。嵌入式圖像處理系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)和計算機視覺技術(shù)的有效融合，可用于網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，采用的是網(wǎng)絡(luò)化嵌入式硬件系統(tǒng)對圖像進行處理，具有重大的運用價值。
關(guān)鍵詞：嵌入式；圖像處理系統(tǒng)；軟件設(shè)計
中圖分類號：TP3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-6708（2016）156-0080-02
DOI:10.16607/j.cnki.1674-6708.2016.03.049
在很多領(lǐng)域中，由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不可避免的需要使用大量的數(shù)據(jù)，面對這些算法復(fù)雜的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求。嵌入式圖像處理系統(tǒng)在通訊、醫(yī)藥等方面都發(fā)揮著非常重要的作用，正是因為各個領(lǐng)域獲得的圖像數(shù)據(jù)越來越多，如何對圖像數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確的進行處理顯得格外重要。所以需要設(shè)計出更優(yōu)化的圖像處理。
1嵌入式系統(tǒng)概述
1.1嵌入式系統(tǒng)的概念
嵌入式系統(tǒng)是建立在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上的應(yīng)用型專用計算機系統(tǒng)，其軟件和硬件都可以剪裁，系統(tǒng)對成本、功耗、功能都提出了更高的要求，具有可靠性強、體積小等優(yōu)點，可以實現(xiàn)對其他設(shè)備的監(jiān)視、控制和管理。隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到人們的生活中，無論是在工業(yè)、服務(wù)業(yè)還是消費電子等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。
1.2嵌入式系統(tǒng)的特點
與普通的計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)的專用性更強，一般是面向特定運用的，嵌入式處理器一般應(yīng)用在用戶設(shè)計的特定系統(tǒng)中，集成性高、體積小、功耗低，不僅具有方便攜帶的優(yōu)點，操作系統(tǒng)更是實時操作的，可以滿足實時性較強的場合要求。將嵌入式系統(tǒng)運用到應(yīng)用程序中，在芯片上直接運行而不需要操作系統(tǒng)，未來可以充分利用更多的系統(tǒng)資源，用戶需要選擇RTOS開發(fā)平臺，保障軟件的.質(zhì)量。嵌入式系統(tǒng)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)是基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)是靈魂，復(fù)雜程度非常高。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
基于RF5軟件系統(tǒng)總體設(shè)計：嵌入式圖像處理系統(tǒng)和傳統(tǒng)處理系統(tǒng)一樣，主要包括硬件和軟件兩個方面，硬件包括系統(tǒng)的硬件平臺，軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和圖像處理算法兩個方面。其中硬件平臺又包括圖像儲存模塊、通信模塊和顯示模塊等，主要是為系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)提供支持。在圖像處理過程中，硬件系統(tǒng)可以為其提供計算、顯示、存儲等條件[1]。RF5是以DSP和XDAIS為基礎(chǔ)的代碼參考框架，在DSP軟件的設(shè)計和開發(fā)中具有重要的作用，參考框架在整個程序中具有非常重要的作用，是整個運用應(yīng)用程序的藍本。RF5的數(shù)據(jù)處理元素包括通道、單元、任務(wù)和XDAIS算法，這4個元素之間具有緊密的聯(lián)系，獨立又聯(lián)系。嵌入式操作系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，提供了包括圖形處理任務(wù)管理在內(nèi)的各項管理，經(jīng)過硬件的初始化、圖像信息存儲、圖像信息顯示等過程實現(xiàn)圖像處理和存儲。
3軟件模塊化程序?qū)崿F(xiàn)
3.1初始化模塊
軟件系統(tǒng)的初始化模塊主要包括處理器、RF5模塊化初始化、圖像處理算法、視頻捕獲、視頻顯示通道等。處理器和系統(tǒng)板初始化是指設(shè)備重啟之后，通過軟件配置的方式對外圍設(shè)備進行配置和選擇。系統(tǒng)在進行工作的時候，初始化模塊是其執(zhí)行的第一個任務(wù)，執(zhí)行完初始化模塊之后，程序的控制權(quán)將會轉(zhuǎn)變到調(diào)度程序中，由調(diào)度程序來調(diào)度接下來的任務(wù)。
3.2視頻捕獲和顯示模塊
3.2.1視頻捕獲的實現(xiàn)
視頻捕獲主要負(fù)責(zé)將外部的視頻解碼器解碼生成的數(shù)字視頻信號采集收集起來，并且這個采集的過程非常方便，可以實現(xiàn)實時采集，最終形成的圖形處理也是可以實時處理的，可以隨時隨地對大數(shù)據(jù)的圖像進行處理，這也是其最大的優(yōu)點和特點。采集到的數(shù)字視頻信號進入到系統(tǒng)外擴的存儲器中，從而實現(xiàn)視頻的捕獲。視頻采集可以自動采集，當(dāng)單元進入自動采集狀態(tài)，完成了圖像的采集之后，視頻端口都會向系統(tǒng)自動發(fā)出中斷請求，中斷服務(wù)程序便開始發(fā)揮自身的功能，對圖像的存儲區(qū)進行連續(xù)更新，圖像存儲區(qū)一旦更新之后，圖像采集系統(tǒng)就會采集下一個圖像數(shù)據(jù)，最終進入一個循環(huán)。當(dāng)視頻端口的FIFO裝滿了采集的數(shù)據(jù)之后，會發(fā)生中斷信息，進入EDMAISR中斷服務(wù)程序?qū)⒁曨l數(shù)據(jù)送入到SDRAM中[2]。
3.2.2視頻顯示的實現(xiàn)
視頻顯示的實現(xiàn)是通過視頻圖像顯示模塊來實現(xiàn)的，視頻圖像處理模塊處理后的圖像經(jīng)過顯示模塊處理，處理之后將圖像編碼成數(shù)字視頻流，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻流經(jīng)過系統(tǒng)編碼轉(zhuǎn)化為虛擬視頻信號，經(jīng)過解碼器之后視頻流就變成了標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號，分別經(jīng)過EDMA控制器和EDMAISR之后最終進入到視頻端口的緩沖區(qū)中，經(jīng)過緩沖器之后，信號會使EDMA中斷，送入新的圖像信號，并在顯示器上顯示出來，視頻顯示的流程。輸出作用在外部編輯器中。
3.3圖像處理模塊
圖像處理模塊比較靈活，是指在嵌入式的環(huán)境下實現(xiàn)對圖像的處理。在圖像處理系統(tǒng)中，又包括系統(tǒng)功能模塊和圖像增強模塊。系統(tǒng)功能中包含圖像增強功能，除了圖像功能之外，還包括圖像的幾何變換、形態(tài)運輸和圖像分析。在圖像增強模塊中又包括圖像的預(yù)處理和邊緣檢測、直方圖修正、中值濾波、灰度變換調(diào)整，而圖像預(yù)處理又包括圖像平滑和圖像銳化。圖像平滑就是消除噪聲對圖像造成的影響，圖像平滑的處理是通過高斯低通濾波法來實現(xiàn)，這樣做雖然可以消除圖像受到噪聲的影響，但同時也存在著一定的弊端，圖像經(jīng)過處理之后會變得模糊。圖像銳化的目的就是讓模糊的圖像重新變得清晰。圖像模糊是由于圖像受到平均或積分運算而造成的，圖像銳化就是對其進行逆運算，重新使圖像變得清晰[3]。
4結(jié)論
嵌入式圖像處理系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括初始化模塊、視頻捕獲模塊、視頻顯示模塊和圖像處理模塊，在確定了整個軟件系統(tǒng)的程序流程之后，就可以分別設(shè)計紛紛模塊的程序，最終完成整個軟件系統(tǒng)的設(shè)計。
參考文獻
[1]吳錫強.探析嵌入式圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機光盤與軟件，2015，12（3）：307-309.
[2]蔣立豐.嵌入式圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].東華大學(xué)，2013，22（21）：11-13.
[3]宋琦，牟曉光.嵌入式圖像處理系統(tǒng)設(shè)計[J].信息技術(shù)與信息化，2015，22（31)：116-117
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