基于USB3.0图像采集与处理软件设计

摘要

随着成像技术的发展及应用的深入，对图像传输的速度要求越来越高。高速串行通讯接口传输具有低价格、高带宽、支持热插拔，灵活方便的优点，在图像数据的传输中应用越来越广泛。
　　本论文旨在开发一套基于USB3.0接口的CMOS图像采集与显示的PC端软件。首先介绍了USB3.0通信的基本要素和方法，PC端通过USB3.0接口与相机设备进行通信，根据需求设置相机工作参数，包括自动曝光或手动曝光选择、曝光时间、增益、数据精度等。实时接收CMOS传感器采集的图像数据，图像数据接收成功后，进行图像数据处理，包括图像数据的压缩，使用指数曲线将12位图像数据压缩成8位；图像坏点检测与校正，通过与周围像素点的比较检测坏点，通过周围像素点的均值校正坏点；图像的镜像处理，包括水平镜像处理与垂直镜像处理。对处理后的每帧图像数据进行BMP位图封装，在屏幕上实时显示传感器采集的图像。针对拓展的应用，本课题还实现了静态图像数据分析功能，打开一幅静态图像，设置分析线，在图像区域右侧显示该图像在分析线上像素点灰度值曲线图。
　　最后对软件进行功能测试，包括实时显示，设置相机参数等，测试结果表明各项指标达到了设计要求。

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1 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 高速图像采集国内外发展现状

1.3 本论文主要研究内容

2 软件总体设计

2.1 软件开发环境与功能

2.2 USB3.0概述

2.3 USB3.0总线设备请求

2.4 本章小结

3 图像数据的采集与实时显示

3.1 USB3.0通信程序设计

3.2 图像的实时显示

3.3 图像曝光时间设置及增益调整

3.4 图像分辨率设置

3.5 图像帧率计算与显示

3.6 静态图像数据分析

3.7 本章小结

4 图像数据处理

4.1 图像数据的压缩

4.2 图像插值处理

4.3 图像坏点检测与校正

4.4 镜像处理

4.5 本章小结

5 软件测试与分析

5.1 帧率测试与结果分析

5.2 分辨率测试与结果分析

5.3 坏点检测与校正测试与结果分析

5.4 镜像处理测试与结果分析

5.5 曝光时间测试与结果分析

5.6 增益测试与结果分析

5.7 静态图像数据分析功能测试

5.8 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献