嵌入式圖像處理系統的軟件設計論文

摘要：隨着我國智能化、信息化的不斷髮展，嵌入式系統在多媒體通信、交通控制以及個人數據處理中得到了廣泛的應用，計算機視覺技術的應用範圍也逐漸增強。嵌入式圖像處理系統嵌入式系統和計算機視覺技術的有效融合，可用於網絡攝像機、視頻監控等領域，採用的是網絡化嵌入式硬件系統對圖像進行處理，具有重大的運用價值。

關鍵詞：嵌入式；圖像處理系統；軟件設計

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1674-6708（2016）156-0080-02

DOI:10.16607/.1674-6708.2016.03.049

在很多領域中，由於科學技術的不斷髮展，不可避免的需要使用大量的數據，面對這些算法複雜的數據，傳統的圖像處理系統已經不能滿足要求。嵌入式圖像處理系統在通訊、醫藥等方面都發揮着非常重要的作用，正是因為各個領域獲得的圖像數據越來越多，如何對圖像數據快速準確的進行處理顯得格外重要。所以需要設計出更優化的圖像處理。

1嵌入式系統概述

1.1嵌入式系統的概念

嵌入式系統是建立在計算機技術基礎上的應用型專用計算機系統，其軟件和硬件都可以剪裁，系統對成本、功耗、功能都提出了更高的要求，具有可靠性強、體積小等優點，可以實現對其他設備的監視、控制和管理。隨着嵌入式系統的不斷髮展，嵌入式系統已經滲透到人們的生活中，無論是在工業、服務業還是消費電子等領域都得到了廣泛的應用。

1.2嵌入式系統的特點

與普通的計算機系統相比，嵌入式系統的專用性更強，一般是面向特定運用的，嵌入式處理器一般應用在用户設計的特定系統中，集成性高、體積小、功耗低，不僅具有方便攜帶的優點，操作系統更是實時操作的，可以滿足實時性較強的場合要求。將嵌入式系統運用到應用程序中，在芯片上直接運行而不需要操作系統，未來可以充分利用更多的系統資源，用户需要選擇RTOS開發平台，保障軟件的質量。嵌入式系統主要包括硬件系統和軟件系統，其中硬件系統是基礎，軟件系統是靈魂，複雜程度非常高。

2系統軟件設計

基於RF5軟件系統總體設計：嵌入式圖像處理系統和傳統處理系統一樣，主要包括硬件和軟件兩個方面，硬件包括系統的硬件平台，軟件包括嵌入式操作系統和圖像處理算法兩個方面。其中硬件平台又包括圖像儲存模塊、通信模塊和顯示模塊等，主要是為系統的軟件系統提供支持。在圖像處理過程中，硬件系統可以為其提供計算、顯示、存儲等條件[1]。RF5是以DSP和XDAIS為基礎的代碼參考框架，在DSP軟件的設計和開發中具有重要的作用，參考框架在整個程序中具有非常重要的作用，是整個運用應用程序的藍本。RF5的數據處理元素包括通道、單元、任務和XDAIS算法，這4個元素之間具有緊密的聯繫，獨立又聯繫。嵌入式操作系統是整個系統的核心繫統，提供了包括圖形處理任務管理在內的各項管理，經過硬件的初始化、圖像信息存儲、圖像信息顯示等過程實現圖像處理和存儲。

3軟件模塊化程序實現

3.1初始化模塊

軟件系統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。處理器和系統板初始化是指設備重啟之後，通過軟件配置的方式對外圍設備進行配置和選擇。系統在進行工作的時候，初始化模塊是其執行的第一個任務，執行完初始化模塊之後，程序的控制權將會轉變到調度程序中，由調度程序來調度接下來的任務。

3.2視頻捕獲和顯示模塊

3.2.1視頻捕獲的實現

視頻捕獲主要負責將外部的視頻解碼器解碼生成的數字視頻信號採集收集起來，並且這個採集的過程非常方便，可以實現實時採集，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據的圖像進行處理，這也是其最大的優點和特點。採集到的數字視頻信號進入到系統外擴的.存儲器中，從而實現視頻的捕獲。視頻採集可以自動採集，當單元進入自動採集狀態，完成了圖像的採集之後，視頻端口都會向系統自動發出中斷請求，中斷服務程序便開始發揮自身的功能，對圖像的存儲區進行連續更新，圖像存儲區一旦更新之後，圖像採集系統就會採集下一個圖像數據，最終進入一個循環。當視頻端口的FIFO裝滿了採集的數據之後，會發生中斷信息，進入EDMAISR中斷服務程序將視頻數據送入到SDRAM中[2]。

3.2.2視頻顯示的實現

視頻顯示的實現是通過視頻圖像顯示模塊來實現的，視頻圖像處理模塊處理後的圖像經過顯示模塊處理，處理之後將圖像編碼成數字視頻流，標準數字視頻流經過系統編碼轉化為虛擬視頻信號，經過解碼器之後視頻流就變成了標準的模擬視頻信號，分別經過EDMA控制器和EDMAISR之後最終進入到視頻端口的緩衝區中，經過緩衝器之後，信號會使EDMA中斷，送入新的圖像信號，並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，是指在嵌入式的環境下實現對圖像的處理。在圖像處理系統中，又包括系統功能模塊和圖像增強模塊。系統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、形態運輸和圖像分析。在圖像增強模塊中又包括圖像的預處理和邊緣檢測、直方圖修正、中值濾波、灰度變換調整，而圖像預處理又包括圖像平滑和圖像鋭化。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，這樣做雖然可以消除圖像受到噪聲的影響，但同時也存在着一定的弊端，圖像經過處理之後會變得模糊。圖像鋭化的目的就是讓模糊的圖像重新變得清晰。圖像模糊是由於圖像受到平均或積分運算而造成的，圖像鋭化就是對其進行逆運算，重新使圖像變得清晰[3]。

4結論

嵌入式圖像處理系統的軟件系統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的程序流程之後，就可以分別設計紛紛模塊的程序，最終完成整個軟件系統的設計。

參考文獻

[1]吳錫強.探析嵌入式圖像處理系統的設計與實現[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的設計與研究[D].東華大學，2013，22（21）：11-13.

[3]宋琦，牟曉光.嵌入式圖像處理系統設計[J].信息技術與信息化，2015，22（31)：116-117