基于嵌入式Linux无线微型视频显微镜设计与实现

摘要

随着数码技术、无线网络、视频技术的进一步整合发展，无线微型视频显微镜受到越来越多的关注。无线微型视频显微镜具有数字图像采集、体积小巧、便于携带和无线传输等特点，其最显著的特征是应用了无线局域网技术，并将此技术集成在视频显微镜上。视频图像以Wi-Fi的方式进行传输，摆脱了传统视频显微镜对数据传输线的依赖。无线微型视频显微镜设备在产品检测、藏品鉴定、医疗检测、刑事鉴定、数码教学、生物实验等领域有着广泛的应用。
　　本研究设计并实现了一种嵌入式无线微型视频显微镜软硬件系统，该系统通过嵌入式Linux技术完成对视频数据的采集和发送，同时在 Windows操作系统下开发应用软件用以接收显示视频图像，软件可对视频图像进行拍照、录像、测量等操作。本系统包括以下两个方面。硬件方面，本系统采用了数字摄像头结合CMOS图像传感器的方案，其中视频处理芯片采用支持UVC协议的EM27585，图像传感器采用130万像素CMOS工艺的HM1375芯片，无线路由模块使用主频400MHz的AR9331处理器，支持802.11b/g/n协议，镜头方面采用了拆卸式设计，可以接驳标准C/CS接口的光学镜头以适应不同场合的要求。系统具有体积小、功耗低和传输距离远的特点，可以高效完成视频图像采集和无线网络传输功能。软件方面，无线视频显微镜系统的图像采集端基于 Linux内核的 OpenWrt操作系统设计，实现了视频图像采集、视频数据分割、无线视频发送等功能。在视频图像采集功能中，添加了分辨率实时切换和白平衡调节子功能。同时为了预防视频采集程序异常退出，在采集端添加了守护进程。无线视频显微镜系统的接收端基于Windows操作系统开发设计，实现了无线视频接收、显示、图像截取、视频录制、标本长度测量和角度测量等功能。为了保证视频图像显示的实时性，在视频接收过程中添加了丢帧处理策略。多种软件功能的设计可以满足视频显微镜在不同场合中的使用要求。设计的无线微型视频显微镜具有一定的可扩展性，可以根据新需求对系统升级。最后对无线微型视频显微镜系统的软硬件功能和性能进行了测试与分析，按照测试用例对系统的各功能逐一验证，结果表明本系统软硬件各个模块功能正常，达到了无线微型视频显微镜的用户要求。实现了视频图像采集、无线传输和图像测量等功能，具有操作简单，体积小巧、待机时间长和应用场景广泛的特点。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文工作内容

1.4 论文组织结构

第二章 系统需求分析及总体方案设计

2.1 用户需求分析

2.2 功能需求

2.3 性能需求

2.4 系统方案设计

2.5 本章小结

第三章 硬件设计实现

3.1 硬件模块概述

3.2 系统电源设计

3.3 无线传输系统设计

3.4 视频采集系统设计

3.5 3D外壳设计

3.6 本章小结

第四章 采集端软件设计实现

4.1 OpenWrt系统配置

4.2 守护进程应用设计实现

4.3 视频采集传输设计实现

4.4 本章小结

第五章 接收端软件设计实现

5.1 视频接收显示设计实现

5.2 图像截取/视频录制设计

5.3 长度/角度测量设计

5.4 网络指令传输设计

5.5 本章小结

第六章 系统测试与分析

6.1 测试环境总体介绍

6.2 功能测试

6.3 性能测试

6.4 结果分析

6.5 本章小结

第七章 结论和展望

7.1 研究结论

7.2 研究展望

参考文献

致谢

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