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(多图) 基于新型嵌入式机器视觉系统的设计研究

/?? 2013年11月01日 ?? 收藏0
0 引言

机器视觉系统是一种非接触式的光学传感系统。它同时集成软硬件,能够自动地从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作。自起步发展到现在,机器视觉已有15年的历史,主要经历了数字电路组成、PC机和输出设备组成、嵌入式三个阶段,其中,嵌入式机器视觉系统依托专业计算机技术,具有实时多任务操作系统、高效压缩芯片和功能强大的微处理器,可将视频压缩、传输与处理工作全部内置到芯片上,通过内部处理后可以直接连入以太网或广域网,完成网络实时远程监控,是目前的研究热点之一。

在国内外研究中,嵌入式机器视觉系统实现方式主要有三种:

(1)基于标准总线,采用DSP作为运算和控制处理器的系统。DSP芯片虽然能够处理大量信息和高速运行,但其I/O接口单一,不易扩展,控制能力较弱,尚存在一定局限性。

(2)基于DSP+FPGA 的机器视觉系统。FPGA 与DSP的结合,可实现宽带信号处理,大大提高信号处理速度,但FPGA 使用的是硬件描述语言,其算法开发具有很大的难度,功能实现由硬件控制,系统受环境影响较大。

(3)采用ARM微处理器或采用ARM+DSP构建方式的机器视觉系统,这种构建方式人机交互功能强大,集成度高、实时性好、支持多任务,但该系统中ARM 与DSP的数据交换方法仍采用外部电路连接,增加了系统的不稳定性。

综合上述技术方案的优点和缺点,本文提出了一种新型机器视觉系统,实现图像信息的高速采集与存储。

其核心芯片选取TI公司最新生产的先进的双核嵌入式芯片,将ARM处理器和DSP处理器集成在一个芯片中,通过软件编程即完成ARM与DSP的协调工作。由该芯片构建开发的机器视觉处理系统,凭借植入Linux系统的ARM 处理器的优异的控制性能,配合DSP 的强大运算处理能力将保证系统拥有良好的实时性和稳定性,可以为机器视觉的研究和应用提供很好的视频采集与处理硬件平台。

1 系统功能

本系统为一高速图像数据采集存储系统,通过软硬件设计能够实现:两路分辨率640×480,帧频60 f/s,12 b/pixel;一路分辨率1 024×1 024,帧频60 f/s,12 b/pixel三路输入信号实时采集。实时无压缩存储。

如图1所示,系统通过串口控制图像传感器,使三路图像数据信号、时钟以及各种同步信号按要求输入,系统依次进行图像信号的采集、数据处理、存储。系统利用自带的接口可实现显示、上位机通信、键盘控制等更多的功能,能够实现友好的人机对话。


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