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基于ARM9的图像采集系统的研究

作　者: 刘白皓
导　师: 黄敏
学　校: 长沙理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 图像去噪嵌入式零树小波峰值信噪比图像压缩嵌入式系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着信息科学技术的发展,特别是网络的飞速普及和3C(通信、消费电子、计算机)合一的加速,专业化和微型化成为发展的新趋势,嵌入式图像处理技术成为当前电子产品研发领域的热点,并已应用于消费电子、工业控制、网络通信、军事国防等领域。传统的基于计算机的图像采集设备,成本高而且体积庞大,因而限制了它在便携设备、移动通信等领域的应用。开发高性能、小型化、低功耗、携带方便的图像采集系统具有较好的工程应用前景。嵌入式图像的获取、量化编码以及在通信信道传输的过程中,不可避免的受到一定程度上图像噪声的干扰,甚至严重影响图像的视觉效果。为了提高图像的质量和传输能力,在图像预处理中就必须减少图像中的噪声和对图像进行压缩,尽可能的保留图像的主要特征。本文在基于嵌入式Linux系统的ARM平台上,提出了图像采集、去噪及图像压缩的系统方案。总体说来,本文主要在以下几个方面做了研究和工作。(1)针对标准中值滤波算法和现有改进中值滤波算法的不足,提出了带有噪声检测的改进中值滤波算法。改进的算法首先通过设定判决门限标记出可能的噪声点,然后依据相邻图像像素相关的特性对该像素点再次进行判断,确定噪声点,随后在保留图像信号点的基础上只对图像噪声点进行处理。通过MATLAB7.0仿真实验,改进算法去噪效果良好,而算法的时间复杂度没有增加。(2)深入研究小波变换理论和小波变换编码的方法,并在此基础上对EZW算法进行改进,提出了结合视觉加权和分组的改进嵌入式零树小波编码算法。通过MATLAB7.0仿真实验,改进的EZW算法在主观视觉和客观数据两方面都有较大提高,获得了更高的性能。(3)完成系统的硬件和软件平台设计。针对SANSUNG公司的ARM9微处理器,完成了系统的时钟模块、LCD模块、NOR Flash存储器接口、SDRAM接口、ARM电源电路、USB接口电路等模块设计,然后研究了嵌入式Linux系统上的USB摄像头视频采集与显示系统的基本结构,详细剖析Linux内核支持USB摄像头的Video4Linux技术,并在此基础上编写了Linux下图像采集与显示的代码,最后分析了改进的EZW压缩算法,并给出了部分重要代码。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本课题研究的背景和意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 嵌入式图像采集现状  9-10
    1.2.2 图像压缩编码现状  10-12
    1.2.3 图像去噪的研究现状和趋势  12-13
  1.3 本文工作及创新点  13
  1.4 论文结构  13-15
第二章系统方案分析与设计  15-20
  2.1 系统总体架构  15
  2.2 嵌入式CPU 及操作系统的选型  15-17
    2.2.1 嵌入式CPU 选型  16-17
    2.2.2 嵌入式操作系统选型  17
  2.3 图像采集系统硬件结构设计  17-18
  2.4 图像采集系统软件结构设计  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章图像采集系统的硬件电路设计  20-26
  3.1 图像采集系统的外围器件设计  20-23
    3.1.1 电源电路和复位电路设计  20-21
    3.1.2 串口电路设计  21-22
    3.1.3 LCD 显示模块和以太网接口设计  22
    3.1.4 JTAG 和USB 电路图设计  22-23
  3.2 存储系统模块设计  23-25
    3.2.1 NOR Flash 接口电路设计  23-24
    3.2.2 SDRAM 接口电路设计  24-25
  3.3 本章小结  25-26
第四章消除脉冲噪声的改进中值滤波算法  26-37
  4.1 图像噪声  26-27
    4.1.1 噪声的特征  26
    4.1.2 噪声的分类  26-27
  4.2 中值滤波算法  27-29
    4.2.1 中值滤波原理及实现步骤  27-28
    4.2.2 现有中值滤波改进方法分析  28-29
  4.3 带有噪声检测的改进中值滤波算法  29-34
    4.3.1 脉冲噪声检测  30-31
    4.3.2 脉冲噪声的滤出  31-32
    4.3.3 改进的中值滤波算法描述  32-34
  4.4 仿真结果及分析  34-36
  4.5 本章小结  36-37
第五章改进的嵌入式零树编码算法  37-50
  5.1 改进算法理论基础  37-40
    5.1.1 小波分析  37-38
    5.1.2 离散小波变换  38
    5.1.3 多分辨率分析  38-39
    5.1.4 小波图像压缩技术  39-40
  5.2 基于小波变换的零树编码  40-44
    5.2.1 零树与逐次逼近量化技术  40-43
    5.2.2 EZW 算法分析  43-44
  5.3 改进的嵌入式零树编码算法  44-49
    5.3.1 视觉加权  45
    5.3.2 整除求余分组  45-46
    5.3.3 改进的EZW 算法  46-47
    5.3.4 仿真结果及分析  47-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章图像采集与处理  50-60
  6.1 图像采集的整体结构  50-52
    6.1.1 USB 摄像头驱动配置  50-52
    6.1.2 摄像头驱动程序加载  52
  6.2 图像采集模块软件设计  52-56
    6.2.1 Vide04Linux 常用数据结构分析  52-53
    6.2.2 Vide04Linux 编程  53-55
    6.2.3 图像采集软件程序具体实现  55-56
  6.3 图像数据压缩  56-59
  6.4 本章小结  59-60
总结和展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录（攻读硕士学位期间发表论文目录）  65-66
摘要  66-68
ABSTRACT  68-70

基于ARM9的图像采集系统的研究

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