cis理念之图像采集处理设备体系软件研究

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1、CIS理念之图像采集处理设备体系软件研究第一章绪论1.1课题研究背景图像采集系统的最早形式可以追溯到绘画艺术，通过绘画人们把自己看到的和想象到的内容记录下来。而后随着摄影技术的出现，图像采集的手段开始得到普及，使得普通人都能够较容易的进行图像采集。CCD图像传感器和CMOS图像传感器的出现，更使图像采集设备得以电子化和数字化。随着电子计算机技术的发展，数字图像采集处理技术得到迅速发展，分辨率、采集速度、集成程度、可靠性等都取得了大幅提高。人们一直都比较喜欢以图像的形式记录信息，这是因为图像包含有很丰富的信息内容，很多很难用语言描述

2、的东西，在图像里面就一目了然了。而随着上世纪60年代末，计算机和电子技术的快速发展，人们已经不满足于仅仅采集图像用于记录信息。人们更希望计算机设备能够像人一样读取图像包含的信息，并且理解它。这就提出了图像处理的要求。人们渴望把图像处理应用到各行各业中。在工业自动化方面，人们将图像处理技术应用到生产现场的产品质量检测之中，以替代生产现场的质检员，完成繁重枯燥但是又十分重要的质量检测工作。在电子生产行业，人们把图像处理技术应用到表面贴装设备上，用来进行辅助定位，辅助贴装头完成元器件精确贴装的工作。在安防监控方面，人们应用人脸识别、指纹

3、识别等图像处理技术，进行个体人员的快速识别和身份确认。而在金融机具中，人们应用图像处理技术来识别纸币等票据上的序列号码，用以进行跟踪管理和鉴别真假。1.2CIS图像传感器介绍CIS是90年代出现的新型图像传感器。在接触式图像传感器出现之前，已经有CCD和CMOS图像处理器。而每一次新器件的出现，要么是解决上一代器件存在的问题，要么是满足了人们对器件的新需求的。那么CIS跟以前的CCD、CMOS图像传感器有什么不同呢？下面先来看看CIS传感器是怎样的一个器件。CIS的实物和结构分别如图1-1、图1-2所示。CIS图像传感器的成像单元

4、是由CMOS的传感器IC阵列组成的，传感器阵列与检测对象等长，这样就可以保证在不需要再加装镜头情况下，把检测对象放在离传感器的表面不远的高度上，检测对象就会按1：1的比例成像[1]。CIS本身带有照明光源，通常是采用LED作为其光源，光源电路安装在图像传感器旁边，并通过特定的透镜以保证只有光源的光线能够反射到传感器上，而把环境光挡在外面。工作过程中，感光元器件对CIS内部光源照射到检测对象上的反射光进行感光后，将光信号转换成为电信号，再由外部的AD转换电路将电信号转变为数字信号输出出去，完成图像采集的过程。CIS的光路图如图1-3

5、所示。CIS传感器把CMOS传感器模组、光源模组和信号放大电路组装在一起，使得它的图像采集原理、成像光路和机械结构都十分简单，这样可以大大降低精度的要求和简化生产装配的步骤，在安装到产品之后的维护也很方便。此外，CIS图像传感器不需要像CCD、CMOS图像传感器那样安装灯管和光学镜头这类玻璃器件，因而抗震性较好，运输方便，适合用于便携设备。由于它自身整合了光源电路，具有成像光路短，安装简单，不需要调整光路的优点，因此较好地解决了图像光学信号一致性和器件体积问题，非常适合小型化的产品。第二章基于CIS的图像采集处理设备方案2.1项目

6、需求分析基于CIS传感器的应用，之前主要集中在图像采集方面上的研究。但是，随着CIS的应用越来越成熟，CIS的工艺的提高，人们开始考虑怎样在采集到的图像上进行图像处理的问题。基于CIS的图像采集和图像处理设备，通常会遇到如下两类图像处理应用。一是图像识别，图像识别包括对图像进行处理、分析和理解。在本文中主要是指图像分析部分，也就是对采集到的图像的特征进行分析，包括判断图像的完整性，是否存在缺角、破洞，有无污损等；还有就是检测图像上是否存在特定图案，如黑色方块，圆形等；再有就是在特殊光源下，呈现出的特殊效果进行检查，如纸币在紫外光下

7、的荧光效应等。二是做光学字符识别(OCR)，就是对图像中的特定字符，甚至非特定字符进行识别，例如票据的序列号上的阿拉伯数字和英文字母，甚至是印刷品上的汉字识别。本文就是针对图像采集和图像处理的系统软件进行研究，而图像处理应用中，主要针对本节提到的图像识别和光学字符识别两类应用。2.2系统模块选型设计下面进行项目系统的设计，首先是对系统中涉及到的主要模块进行选型、分析和设计。在基于CIS的图像采集处理设备中，可以分成图像采集和图像处理两大部分。图像采集部分最主要的就是对图像采集传感器进行选型，选好了传感器之后大体的图像采集方案也就定

8、了下来。而图像处理部分，主要是需要考虑怎样保证对图像进行实时处理，因为相对来说图像是属于一个大数据量的输入，对系统的性能提出了不低的要求。系统硬件定下来之后，系统软件方面最重要的问题就是怎样订立系统的软件框架，这也将在下文中进行讨论。固态成像器件是