毕业设计（论文）-基于嵌入式ARM的图像采集处理系统设计.doc

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,给出了总体的硬件设计方案,B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,D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
第一章绪论 4
课题的研究背景 4
并行共焦显微系统概述 4
嵌入式系统概述 5
嵌入式图像采集系统概述 6
课题研究的目的和意义 7
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 9
系统核心器件概述 9
基于ARM7TDMI的LPC2478开发板 9
OV7620图像传感器 11
图像采集系统硬件总体架构 16
图像采集系统硬件模块设计 17
SCCB控制模块 17
图像数据采集模块 18
存储、显示模块 22
串口通讯模块 24
本章小结 24
第三章系统软件程序设计 25
系统总体软件设计 25
系统初始化模块的软件设计 25
LPC2400的bootloader软件设计 26
CMOS驱动程序设计 27
图像采集模块的软件设计 31
CMOS与ARM的工作匹配 31
同步信号捕获的软件设计 31
存储处理显示模块的软件设计 33
片外SDRAM存储驱动设计 33
Bayer图像数据的差值算法 35
本章小结 39
第四章系统实验结果与分析 40
图像采集系统的组成 40
图像采集系统的测试实验与分析 40
ARM的数据存储读写实验 40
图像数据采集有效像素点及错帧率实验 43
本章小结 44
第五章总结和展望 45
参考文献 46
第一章绪论
课题的研究背景
课题来源
Unitary intensity of illumination


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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(),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- 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,D,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、D像面彼此共轭。测量时,随着物面做Z向移动,D像面的光斑大小发生改变,D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
D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