高效率图像辨识与资讯管理系统之研制

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1、高效率圖像辨識與資訊管理系統之研製鄭平守國立高雄應用科技大學電子工程系副教授pscheng@cc.kuas.edu.tw吳建輝國立高雄應用科技大學電子工程系研究生wjh01@ms14.hinet.net蔡尚峻國立高雄應用科技大學電子工程系研究生bgk@mail.lcvs.kh.edu.tw鄭仲凱國立台灣科技大學電子工程研究所研究生ckcson@yahoo.com.tw陳富凱國立高雄應用科技大學電子工程系專題生gogowelly@yahoo.com.tw摘要在電子商務與數位生活的實際應用中，有許多時機需要處理龐大的圖像資訊，目前以

2、數位信號處理圖像辨識、圖像壓縮或是圖像紀錄等工作時，其前端作業(Front-endWork)往往需要經由影像感測器(ImageSensor)，來擷取龐大的圖像資料，再從其中快速運算或過濾出使用者所需要的資料，進而儲存到記憶體，然後再利用這些資料，繼續執行使用者想達到的功能或目標。若是以個人電腦或是以軟體為基礎架構(PC-basedorSoftware-based)的影像處理系統而言，這些的前端作業，往往會因複雜的處理及操作程序，會造成電腦內部中央處理器(CPU)的龐大負擔，導致整個系統的效率大幅降低，而且個人電腦的體積過於龐大，

3、不利於搬動且價格不便宜，消耗功率大也很浪費能源，並且不利於獨立(Stand-alone)運作和輕便攜帶的要求。-11-隨著超大型積體電路(VLSI)技術的快速發展，與數位信號處理器(DigitalSignalProcessor,DSP)硬體結構和性能的不斷改善，使得DSP的發展日漸蓬勃，不但是處理速度愈來愈快、功能愈來愈強、體積也愈來愈小，可以滿足一般系統對於複雜運算的精確性與即時性，所以非常適合用來發展作為智慧型圖像辨識系統之核心。本研究中所設計的系統資訊管理平台，就是為了滿足電子商務與數位生活中，輕薄短小高速低成本的要求而研

4、發出來的，利用DSP之即時影像處理系統，偵測物體表面的圖像指標，圖像指標可與物體表面的主要資訊共存，例如圖案文字等，藉著圖形指標，我們在物體表面承載了主要資訊以外的進一步資訊。除了直接以人眼從物體上獲得主要資訊，我們亦能藉由電子裝置，以取得額外資訊。物體表面所承載的資訊數量與形式往往有其限制。雖然因為電子技術的進步，人們陸陸續續把一些閱讀資訊移到電子裝置裡，直接透過電子裝置閱讀這些資料。如果我們能夠把在物體表面指出的位置傳給電子裝置，我們就可以利用電子裝置來獲得物體表面在這位置上進一步的資訊。本文所研製的系統平台包含了數位影像感

5、測器模組、記憶體晶片組與DSP模組，藉由影像感測器(ImageSensor)來擷取數位影像資料，並利用DSP及快速邏輯演算法來設計，本電路具有快速比較電路、圖像壓縮、時脈控制、介面控制、記憶體控制及位置產生器等功能，最後經過DSP快速運算結果，即可完成影像處理之前端作業，再根據使用者端所使用的傳輸介面與設計的模組做圖像擷取、圖像辨識、圖像壓縮、圖像紀錄或是智慧型判別等後端作業(Back-endWork)，經過硬體的實現與驗證分析，證實本研究之系統平台確實可以達到高速運算、體積縮小化以及降低成本等要求，可以提供對於電子商務與數位生

6、活之應用。關鍵字：DSP、圖像辨識、圖像指標、高速運算、降低成本-11-壹、引言圖像辨識(Pattendecode)，在未來的世界裡將慢慢的融入人們的生活中，影響人們的一切活動資訊，也將和科技更密切的相互結合，這時只要透過圖像辨識的模組，即可在任何時間、任何地方，獲得你想要的資訊。這個圖像辨識模組，是具有思考及判斷的能力，它運用圖像識別的基本功能，結合娛樂及實用性在加上語音資訊，配合完整的圖形指標資料庫管理系統，有效率的作辨識及管理的工作，相信在生活上將會帶來極大的便利。例如，我們想要了解生活周圍的相關資訊，只要掃描到該圖像指標

7、，就可以藉著圖像辨識的模組，提供語音訊息或告知相關記事，甚至可透過PC介面，將資料做有效管理，以達到使用輕便，工作方便之原則。貳、相關資料研究就系統架構而言，如要達到高效率的識別，則CPU需要有較佳的處理速度及強大的運算能力。考慮到CPU的穩定性及處理效能，所以選用德州儀器TITM320C54之DSP。另外Imagesensor的選擇，以黑白灰階為主體，以便增加畫面處理速度，提高整體效率，所以特別選用義統ET21X130C的影像處理器，其相關技術資料特別提出說明如下。一、DSP技術及規格DSP事實上是經特殊設計的微處理器。雖然不

8、同的DSP其內容互相有差異，但大多具備了下列幾種功能[5]：(1)內建乘法器，可在單一指令中執行16位元的乘法運算。(2)單一指令週期，每一指令的執行，通常會經過指令預提取(prefetch)、指令提取(fetch)、指令解碼(decode)、資料取得(acce