基于嵌入式的图像测量系统的设计与实现

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1、第２３卷第４期山东科学Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．４２０１０年８月ＳＨＡＮＤＯＮＧＳＣＩＥＮＣＥＡｕｇ．２０１０文章编号：１００２４０２６（２０１０）０４００６５０３基于嵌入式的图像测量系统的设计与实现李林，王帅，姜树明，刘晓辉，刘向阳，魏志强（山东省科学院情报研究所，山东济南２５００１４）摘要：图像测量技术是建立在计算机视觉理论基础上的新测量技术，本文采用特征信号提取和移动侦测技术、电信标法进行图像测量，设计了ＡＲＭ嵌入式操作和控制系统，实现了图像测量系统的小型化，并开发了相关上位机操作软件。关键词：图

2、像测量；计算机视觉；嵌入式系统中图分类号：ＴＰ３９１．４１文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＥｍｂｅｄｄｅｄＩｍａｇｅＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＬＩＬｉｎ，ＷＡＮＧＳｈｕａｉ，ＪＩＡＮＧＳｈｕｍｉｎｇ，ＬＩＵＸｉａｏｈｕｉ，ＬＩＵＸｉａｎｇｙａｎｇ，ＷＥＩＺｈｉｑｉａｎｇ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ２５００１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈ

3、ｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｗｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎｂａｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｗｅｅｍｐｌｏｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｇｎａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｍｏｖｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｂｅａｃｏｎｔｏｍｅａｓｕｒｅａｎｉｍａｇｅ．ＷｅａｌｓｏｄｅｖｉｓｅａｎｅｍｂｅｄｄｅｄＡＲＭｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｍｉｎｉａｔｕｒｅｏｆａｎｉｍａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｖｅｌｏｐａｐｐｌｉｃａ

4、ｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒａｎｕｐｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ图像测量技术是建立在计算机视觉理论基础上的新的测量技术，广泛应用于几何量测量、航空遥感、微［１］尺寸测量和外观检测等和图像有关的技术领域中。它把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用，从图像中提取有用的信号，通过处理被测图像而获得所需的各种参数，具有非接触、全视场、高精度和自动化程度高等优点。它以光学为基础，融光电子学、计算机技

5、术、激光技术、图像处理技术等现代科学技术为一体，组成光、机电与计算机结合的测量系统。使用ＣＣＤ摄像机采集到被测对象的视频数据后，运用数字图［２－４］像处理技术自动实现测量，测量速度快、精度高、方式灵活，是一种新型的、用途极为广泛的集图像观察与目标测量、跟踪锁定于一体的新技术。随着嵌入式系统的发展与应用，采用嵌入式系统对图像测量进行控制与计算，从而实现系统的小型化与［５－６］便携式已成为当今图像测量系统研究和发展的热点。目前，在交通管理、海洋监测与监控、生产过程控制、各种系统的可视化管理与控制、军事与国

6、防领域等都急需大量的基于嵌入式系统控制与计算的小型化、便携式的图像测量系统。但是迄今为止，国内外却很少见到这类产品。本文设计了一种基于嵌入式的图像收稿日期：２０１００４２０基金项目：山东省信息产业发展专项资金项目（２００７ＺＺ１８）作者简介：李林（１９６６），男，副研究员，主要从事公共安全技术防范、图像处理。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｌ＠ｋｅｙｌａｂ．ｎｅｔ６６山东科学２０１０年测量系统，该系统携带方便，测量精度较高，控制方式灵活，能完全满足市场的需求。１开发环境及系统组织结构以Ｗｉｎｄｏｗｓ为操作平台

7、，用Ｃ＋＋语言，在ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０集成开发环境下实现。由于本系统涉及的数据都是单个数据表，表与表之间没有复杂的关系，因此选择比较通用、操作简单的Ａｃｃｅｓｓ数据库存放各种数据。整个系统的组织结构如见图１。图像测量系统后端用户，通过对前端摄像机的控制，将需要测量的目标图像及当前摄像机的焦距值传送给嵌入式图像测量硬件设备分析和处理，图像测量通过内部的特征信号分析及提取，获得目标的轮廓及边缘信息，并通过前端水平方位传感器和垂直角度传感器的数据配合，计算出当前摄像机返回图像中所需测量目标的尺寸、［７－

8、９］距离、方位等信息。随后图像测量设备将测量获得的最终结果通过ＴＣＰ／ＩＰ网络传送给客户端，用户根据需求将测量结果有选择地保存到数据库中。图１系统结构图２设计与实现手段２．１特征信号提取和移动侦测实现目标的自动发现和跟踪被测目标。其中特征信号的提取是采用滤波方式和色度信号分析方式实现的。其原理框图见图２，３。图２特征信号提取的原理框图图３移动侦测方式的原理框图上述两种方式的研究方案，除为了实现目标的自动发现外，通过特征信号的输出和移动侦测信号的输出，送给