基于CCD相机的摄像系统设计

摘要

传统CCD摄像系统采用CCD相机结合工控机和图像采集卡完成。这种技术由于工控机性能强大，同时也很容易购买到合适的图像采集卡，使其应用较为普遍，其设计的重点和难点是前端相机系统和后端的图像处理系统。本文主要探讨这种方式下的图像采集和处理的相关技术。当然，基于工控机和图像采集卡的摄像系统的缺点也是显而易见的——体积过于庞大，携带不便。所以本文最后还搭建了基于ARM微处理器和Linux操作系统的嵌入式图像采集系统，使CCD摄像系统具有小型化、智能化和网络化的特点，对于扩大CCD相机的应用范围和增加相机应用的灵活性具有积极的意义。本文的主要研究内容如下：
　　1、分析了CCD器件成像原理和彩色图像插值原理，根据实际要求提出了一种高分辨率下的彩色图像实时插值技术；讨论了直方图均衡化原理并给出了实际应用中的直方图展开技术；讨论了图像采集中的图像同步传输技术并提出了一种高效的图像同步方法；鉴于Matlab强大的图形图像处理功能，还讨论了在VC中使用Matlab进行图像处理的技术。
　　2、以NI(National Instrument)公司的PCI-1422高速数据采集卡为基础，设计了运行在PC上的图像采集和相机控制程序CamIMAQ。该程序以RS232协议控制相机工作在512×512和1024×1024两种分辨率模式下，并能分别以30帧/秒进行黑白图像采集和6~8帧/秒进行彩色图像采集，还能以粗调和微调的方式改变相机的光圈和焦距，从而为相机的自动对焦提供了可能。
　　3、搭建了基于ARM微处理器和Linux操作系统的嵌入式图像采集系统的软件开发平台和运行平台，包括交叉开发平台，NFS交叉调试平台，MiniGUI图形引擎。并编写了基于嵌入式Linux和MiniGUI的图像采集程序。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1数码相机简介

1.2 CCD的发展与应用

1.3本课题的研究意义

1.4本文所做的研究工作

第二章 CCD摄像系统设计方案

2.1工作目标

2.2总体设计方案

2.3相机

2.4 PC处理单元

2.5 ARM嵌入式处理单元

2.6终端Web处理单元

第三章 图像采集及处理相关技术

3.1位图及其显示

3.2图像采集

3.3图像处理

第四章 基于PC机的摄像系统监控软件设计

4.1软件系统结构

4.2图像采集线程

4.3相机控制

4.4测试结果

第五章 嵌入式图像采集系统搭建及软件设计

5.1交叉开发环境的搭建

5.2 NFS交叉调试环境

5.3 MiniGUI图形引擎配置

5.4图像采集及显示

5.5测试结果

第六章 总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附件一利用C/C++实现快速二维卷积函数

附件二CCamera类的实现

附件三相机接口驱动程序

附件四基于MiniGUI的嵌入式图像采集显示程序