基于嵌入式ARM的图像采集处理系统设计毕业设计论文

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1、基于嵌入式ARM的图像采集处理系统设计摘要随着现代制造工业中微细加工技术的不断发展，对微细零件表面形貌测量的要求越来越高，具有较高横向及纵向分辨率的激光并行共焦显微系统可以突破光学衍射的极限要求,对物体表面进行无损检测及三维形貌重构。为了进一步实现光学系统的便携化、智能化需求，具有体积小、成本低、专用性强等一系列独特优点的嵌入式系统，无疑有着极好的应用前景。本文主要研制了一种基于ARM的便携式图像采集处理系统。论文主要以硬件设计和软件设计两大部分完成对系统的论述：硬件设计中，通过分析实际图像采集需求后总结设计的主要性能指标，确定了采集系统的主要控制平台和图像传感芯片，给出了总体的硬件

2、设计方案，并在此基础上完成了SCCB控制模块、图像数据捕获模块、串口调试模块等硬件接口模块的设计；软件设计中，完成了CMOS的驱动程序、图像数据采集的驱动程序、Bayer图像数据转换算法等软件设计工作，最后论述了静态图像采集系统相关调试、实验工作，结果表明此嵌入式图像采集系统基本达到预期目标，证明了设计的合理性和正确性。本系统一定程度上提高了低功耗微控制器图像采集的效率，将图像采集系统对硬件的依赖转化为设计人员的软件设计工作，相对于传统PC机+CCD的方案，不仅在体积、成本上具有明显优势，更体现出良好的柔性，便于今后的维护、优化。关键词：ARM，LPC2478,图像采集，便携式第一章

3、绪论41.1课题的研究背景41.1.1并行共焦显微系统概述41.1.2嵌入式系统概述51.1.3嵌入式图像采集系统概述61.2课题研究的目的和意义71.3课题研究的主要内容及组织结构7第二章系统硬件电路设计92.1系统核心器件概述92.1.1基于ARM7TDMI的LPC2478开发板92.1.2OV7620图像传感器112.2图像采集系统硬件总体架构162.3图像采集系统硬件模块设计172.3.1SCCB控制模块172.3.2图像数据采集模块182.3.3存储、显示模块222.3.4串口通讯模块242.5本章小结24第三章系统软件程序设计253.1系统总体软件设计253.2系统初始化

4、模块的软件设计253.2.1LPC2400的bootloader软件设计263.2.2CMOS驱动程序设计273.3图像采集模块的软件设计313.3.1CMOS与ARM的工作匹配313.3.2同步信号捕获的软件设计313.4存储处理显示模块的软件设计333.4.1片外SDRAM存储驱动设计333.4.2Bayer图像数据的差值算法353.1本章小结39第四章系统实验结果与分析404.1图像采集系统的组成404.2图像采集系统的测试实验与分析404.2.1ARM的数据存储读写实验404.2.2图像数据采集有效像素点及错帧率实验434.3本章小结44第五章总结和展望45参考文献46第一章

5、绪论1.1课题的研究背景1.1.1课题来源Unitaryintensityofillumination0.51.0ZΔzFWHM0随着现代制造工业的高速发展，特别是微细加工技术的不断进步，对零件的三维形貌进行快速准确的检测，逐渐成为现代仪器研究及测试方法的重要课题。在半导体技术、生物医学等领域，共焦显微术因其高精度、高分辨力、能够较容易对被测物三维形貌实现重构的特性从而得到较为广泛的应用。本论文来源于国家自然科学基金项目（NO.50775063），该项目研究的是微型器件三维形貌的测量系统。其中便利用共焦显微术【1】，实现了对微器件形貌的高精度、高分辨率及易实现成像数字化的测量。图1-

6、1并行共焦测量原理图图1-2光强位移曲线图并行共焦测量的原理图如图1-1所示。其中1为光源，2为微透镜阵列，3为分光镜，4为CCD，5、6为凸透镜，7为微动台。光源发射的光在经过微透镜阵列分束后成为点光源阵列，通过透镜组成的远心光路在被测物面处成像，最后经由被测物面的反射，在CCD的像面成像（如图1-3），其中的点光源阵列面、被测物面及CCD像面彼此共轭。测量时，随着物面做Z向移动，成像于CCD像面的光斑大小发生改变，导致CCD上处在光斑区域中的感光像素所接受光强发生变化，因此可以得到该被测物点的光强变化曲线，如图1-2。曲线峰值所对应的横坐标值（值）即为该被测物点的正焦位置，把所有

7、采样点的正焦位置找到后即可得到被测物面的表面形貌【2】。图1-3并行共焦局部图并行共焦显微系统用CCD接收光点阵列图像，经过图像采集卡在PC机上显示。由于该系统体积大，不便于携带，满足不了一些在线检测需求，因此本学位论文的任务是为并行共焦显微系统研制一种体积微型化的图像采集系统。由并行共焦检测的方式及输出图像特征可知，需要设计的是一种能够采集黑白灰阶图像的静态数字图像采集系统。要达到微型貌测量的目的需要图像采集系统具有若干特性，具体归纳如下：l系统结构简单