基于ARM9+LINUX图像采集系统的研究

摘要

随着计算机技术脚步的快速腾飞，人类已经进入了智能化、信息化、数字化、便捷化的IT时代。IT基本已嵌入到人们的生活当中，而由于网络的飞速普及和覆盖以及通信、消费电子、计算机的加速合一，使得计算机技术、半导体技术、电子技术和各行各业的具体应用相结合，专业化和微型化成为发展趋势，这必然就迎来了嵌入式系统的时代。而嵌入式图像处理技术也成为了当今电子产品研究领域的热点，并已广泛应用于视频监控、智能交通、国防科技、卫星遥感、生物医学等领域。传统的PC机图像采集设备体积庞大、成本高昂，非常不便于携带，使得传统的基于PC机的采集设备在移动通信、便携设备等领域受到限制。而体积小巧、功耗低、性能高、开发成本低的图像采集系统有着非常好的工程应用前景。在这个信息爆炸的时代，数据量庞大十分惊人，特别是图像蕴含着大量的数据，海量的数据使得数据的传输和接收举步唯艰，为了提高对图像数据的传输能力，在图像发送之前必须对图像进行压缩，减少图像的数据量并尽可能的保留图片的主要特征。本文在基于嵌入式Linux系统的ARM9平台上，提出了图像采集、图像压缩的系统方案。总体来讲，本文主要做了以下几方面的研究和工作:
　　 (1)从硬件和软件两个方面，对系统方案进行分析和设计;针对图像采集系统，搭建与之相应的硬件平台;并对硬件的关键模块进行具体地阐述和分析;
　　 (2)基于嵌入式开发的特点，构建交叉编译环境;针对图像采集系统基于的硬件环境S3C2440，进行Linux内核的定制配置、移植编译和根文件系统的制作;基于Video4Linux提供的API函数，完成图像采集程序的编程，并给出采集过程的主要程序;
　　 (3)研究几种经典的图像压缩编码，如行程编码、LZW编码、Huffman编码;集中研究了变换编码中的DCT变换编码，并在Matlab下仿真了DCT压缩编码不同量化系数的压缩结果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 嵌入式系统概述

1．2 本课题研究的背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 论文工作及其结构安排

1．4．1 论文工作

1．4．2 论文章节安排

第二章 系统方案分析与设计

2．1 CPU的选型

2．2 操作系统的选型

2．3 图像采集模块的设计

2．3．1 图像采集硬件模块的设计

2．3．2 图像采集软件模块的设计

2．4 本章总结

第三章 系统硬件环境的搭建

3．1 复位电路与电源电路的设计

3．1．1 复位电路的设计

3．1．2 电源电路的设计

3．2 串口电路的设计

3．3 USB接口和LCD接口

3．4 JTAG接口

3．5 存储电路模块的设计

3．5．1 SDRAM存储系统

3．5．2 FLASH存储系统

3．6 本章总结

第四章 Linux内核移植及根文件系统的制作

4．1 Linux内核概述

4．2 Linux内核启动过程概述

4．2．1 bootloader的启动过程

4．2．2 Linux启动过程

4．3 Linux内核的移植

4．3．1 交叉编译环境的建立

4．3．2 Linux内核裁剪的必要性

4．3．3 Linux内核的可裁剪性

4．3．4 Linux内核移植流程

4．3．5 Linux的配置编译过程

4．4 本章总结

第五章 基于Video4Linux图像采集程序的设计

5．1 图像采集模块的整体架构

5．1．1 OV511驱动配置

5．1．2 摄像头驱动模块的加载

5．2 图像压缩

5．2．1 行程编码

5．2．2 LZW编码

5．2．3 Huffman编码

5．2．4 DCT变换编码

5．3 图像采集软件模块的设计

5．3．1 帧缓冲FrameBuffer

5．3．2 基于Video4Linux应用程序的编程

5．4 图像采集程序主要部分

5．5 本章总结

总结与展望

参考文献

致谢

附录 (攻读硕士学位期间发表录用论文)