基于arm的圖像處理

圖像處理技術(shù)廣泛地運用于工業(yè)智能化、醫(yī)學、儀表安全性測試、以及電子式消費等領(lǐng)域。本論文主要基于arm展開圖像的處理分析。對系統(tǒng)的設(shè)計原理加以概述，圖像處理的具體模塊設(shè)計，主要包括CPU的型號選擇及其設(shè)計以及arm型號選擇及其設(shè)計2個部分。

【關(guān)鍵詞】arm 圖像處理 CPU

1 引言

將圖像引入到現(xiàn)代化戰(zhàn)爭從而準確地展開火控、制導以及無人式飛機電視導航等，愈來愈備受國防所重視。在通常情況下，圖像處理計算方法中會涉及到不少的運算，尤其是同步圖像的處理，因而，一般會采納DSP或是FPGA加以實現(xiàn)。然而，在微處理器技術(shù)日益發(fā)達之際，現(xiàn)代化的MPU亦能夠?qū)崿F(xiàn)高速度處理數(shù)字圖像的目的。設(shè)計可以有效地將圖像的搜集及其處理進行一體化的處理，從而達到結(jié)構(gòu)緊湊，且可以有效地減少成本的專用式圖像處理體系，擁有可觀的市場運用前景，該系統(tǒng)凸顯出安置便捷化、配置靈活化以及攜帶便利等優(yōu)勢。

2 圖像處理系統(tǒng)設(shè)計原理

圖像處理又名“機器視覺”，指的是把被檢測的對象圖像當做信息載體，并從中獲取重要的信息，從而達到檢測的目的，凸顯出高速率、非接觸性以及獲取豐富信息等優(yōu)勢。系統(tǒng)通?；跀z像頭搜集對象的圖像數(shù)據(jù)，再基于處理系統(tǒng)將搜集到的圖像展開數(shù)字化的處置與研究，基于測試的相關(guān)要求即能夠獲取對象的若干特征信息，據(jù)此展開判斷，且輸出相應(yīng)的結(jié)果。連桿的外部不足基于單個方形的LED漫反射光源的均勻照射準備測試的破口范圍，光線照射至對象的外部之后，經(jīng)由光學鏡頭的成像原理，通過攝像頭中的光電耦合CCD組件，同時轉(zhuǎn)變?yōu)閷?yīng)的數(shù)字圖像信號，CCD組件能夠被當做單個通過感光像素所構(gòu)建的點陣，且每個像素均和相應(yīng)的被測目標的二維圖像特點相吻合。數(shù)字圖像信號通過圖像處理的相關(guān)系統(tǒng)，提取圖像的特征信息，并運算獲取相應(yīng)的檢測數(shù)值，再基于RS232的 通訊接口，將信息傳遞至PLC展開邏輯的推斷，最終直接性地經(jīng)過設(shè)施的前面板處的指示燈加以輸出。

3 圖像處理研究

3.1 CPU的型號處理

一般情況下，圖像處理計算方法均應(yīng)配置不少的CPU處理資源，在展開圖像處理時，即對CPU提出了相應(yīng)的要求。在開展模擬射擊訓練的過程中，須對要處置的視頻的分辨率加以設(shè)置，即為640x480，幀率是60幀/s。若每個像素的位長是16，那么能夠運算出此視頻的數(shù)據(jù)率，即Data rate=640×480×2Bytes×60fps=36864，000Bytes/s。該視頻的數(shù)據(jù)量大于30兆字節(jié)/s，通常8051處理器最大的速度是40MHz，同時，一次性計算所處理的數(shù)據(jù)為8位，因此，8051難以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量視頻的圖像處置任務(wù)。據(jù)此，應(yīng)選擇性能更為突出的arm處理器。

當下，arm最新的處理器為arm系列處理器，arm Cprtex處理器主要包括應(yīng)用處理器與嵌入式處理器2類。Cortex-A系列運用處理器通常應(yīng)用在上網(wǎng)本、平板電腦以及智能手機等。相應(yīng)的主頻能夠達到2GHz。Cprtex-M嵌入式處理器通常運用在微控器范圍，主頻一般高達數(shù)百兆赫茲。本系統(tǒng)內(nèi)所選擇使用的是Cprtex-M4嵌入式處理器，其結(jié)構(gòu)可參見下圖1所示。該嵌入式處理器附帶硬件浮點數(shù)處理器與DSP命令式拓展，從而與本系統(tǒng)的運用所需相吻合。

當下，不少半導體研造方均提供根據(jù)arm Cprtex-M4處理器，諸如ST、NXP與Freescale等。其所提供的處理器配置多種外設(shè)配置與存儲器規(guī)格。因為系統(tǒng)必須開展同步的圖像搜集工作，因此，須挑選出附帶并行式的輸入視頻數(shù)據(jù)的處理器。其中，本論文所選擇的是ST企業(yè)所生產(chǎn)的STM32F407處理器，附帶1MB規(guī)格的Flash存儲器與192KB規(guī)格SRAM，外設(shè)主要包含的是100Mbps以太網(wǎng)MAC、FSMC存儲器接口、USB2.0以及DCMI數(shù)字視頻接口等。

3.2 arm型號處理

圖像處理計算方法通常要應(yīng)用一定的內(nèi)存，比如，上文所提及的分辨率是640x480規(guī)格的視頻，圖片數(shù)量為一幀時，相應(yīng)的字節(jié)數(shù)為640×480×2Bytes=614，400Bytes，自然難以放進STM32F407處理器的SRAM內(nèi)。因而，系統(tǒng)應(yīng)用拓展外界存儲器。STM32F407所提供的是FSMC外界存儲器接口，能夠拓展數(shù)類存儲器。

外界arm包括PSRAM、DRAM與SRAM等類型，因為STM32F407處理器并不支撐直接式DRAM，因此，必須應(yīng)用的是SRAM或是PSRAM。通常SRAM訪問的周期范圍在8ns-70ns等多類速度，至于PSRAM訪問的周期通常在50ns或是70ns。STM32F407處理器外界存儲器數(shù)據(jù)的總線位數(shù)是16，因此，單個訪問周期能夠存取的字節(jié)數(shù)為2，50ns的PSRAM訪問的速率是1s÷50ns×2Bytes=40MB/s。至于圖像處理時須同步地讀取和寫入相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，因而，PSRAM速度難以和本系統(tǒng)所需相吻合。因此，本系統(tǒng)所選擇的是SRAM拓展ram。

基于上述分析，本系統(tǒng)所設(shè)計的arm系統(tǒng)為IS61WV102416BLL-10TLI，其內(nèi)存容量是1MX16bit，訪問的周期是8ns或是10ns。

4 結(jié)論

在科學技術(shù)日益發(fā)達的背景下，更加高速、可靠與低成本是研發(fā)各類技術(shù)的重要要求。圖像搜集及其處理技術(shù)的使用范圍也愈來愈廣，技術(shù)要求亦愈來愈高。基于arm分析圖像的處理，是今后發(fā)展的一個重要趨勢，本論文即對此課題展開了相關(guān)的研究，包括系統(tǒng)的設(shè)計原理，以及設(shè)計圖像處理的模塊。

參考文獻

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[3]袁太生，張素琴著.嵌入式系統(tǒng)軟件移植淺析[J].太原大學學報，2013（08）：35-38.

作者簡介

劉鵬，男，河北省唐山市人。工學碩士。現(xiàn)供職于天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院。主要研究方向為模糊識別與智能系統(tǒng)。

馮波，男，山東省德州市人。工學碩士?，F(xiàn)供職于天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院。主要研究方向為計算機先進控制。

作者單位

天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院 天津市 300350