基于USB2.0的图像数据采集系统及去噪算法的研究

摘要

随着时代的发展，数字图像的采集和处理应用越来越广泛。其中，图像采集系统大都通过计算机接口将数据传输到计算机中。USB2.0接口以其高传输速度、支持即插即用、热插拔、良好的扩展能力、体积小巧等优良特性在众多接口中脱颖而出，并成为一个标准接口。
　　 数字图像在采集和传输过程中，不可避免得会受到噪声的干扰。针对这一问题，各种各样的图像去噪方法被提出来。传统的去噪算法都或多或少地存在着去除噪声的同时，会同时损失细节信息，或者图像变模糊，像质变差等问题。近年来，由于小波在时域和频域同时具有良好的局部特性，从而可以突现研究对象的细节，众多优良特性使小波变换越来越多地被应用于图像去噪领域。其中，小波阈值去噪算法原理简单、实现容易，效果良好，近年来受到了国内外学者的好评。
　　 本文提出了一种基于USB2.0接口的图像数据采集及去噪的系统方案。总体说来，本文主要在以下几个方面做了研究和工作：
　　 (1)概述了CMOS图像传感器、USB串行通信的发展以及图像去噪技术的研究现状及发展趋势。
　　 (2)简要介绍了与系统驱动程序开发相关的USB总线协议的一些重要技术，包括USB2.0体系结构、传输类型、设备状态和设备描述符等。简单地介绍了本系统采用的Cypress EZ-USB FX系列CY7C68013A芯片。
　　 (3)介绍了固件程序设计框架、流程，给出了本系统的固件程序。
　　 (4)深入分析了Windows环境下WDM驱动程序开发模型的基本机制、实现原理，并给出了USB设备驱动程序的实现和开发过程。
　　 (5)分析了小波阈值去噪中估计小波系数的特性，在传统软阈值和硬阈值方法的基础上，针对硬阈值的不连续特性和软阈值的固定偏差特性，及折中算法的不可导性提出了一种基于小波系数连续的、可导的且阈值偏差可变的小波阈值消噪方法。