嵌入式图像处理系统的设计与实现.

43682009,30(19 计算机工程与设计Computer Engineering and Design

0引言

传统的图像处理技术主要依赖于大批量的电子计算机设备，大批量的电子设备在使用和保养时产生巨大的经费开支，增加行业成本。而嵌入式设备成本低、能耗小、可靠性高、体积小、重量轻以及维护使用方便等诸多优势。将嵌入式技术与图像处理结合可以开发出成本更低，可控性、可移动性及可靠性更佳的嵌入式图像处理系统。

1硬件平台设计

本系统的硬件平台是标准的通用嵌入式平台，其基本构

成有嵌入式中央处理器(三星44B0X 、输入输出系统(9键的小键盘和4.3寸液晶显示触摸屏和存储体系(同普通的PC 一样也具有三层存储体系：缓存(位于处理器中、内存(SDARM 以及外存(NandFlash 以及各种通信和调试接口。具体如图1所示的硬件平台体系结构。

嵌入式系统不同与一般的PC ，一般不能直接接受来自键盘的命令，本系统中使用ucos 系统软件平台，所以也没有Shell 。本系统在上电或者复位时，将自动执行ROM 中的Boot-Loader (存于NorFlash 的固定地址：0x0 ，BootLoader 将对系统进行标准自检，若自检通过，则将自动引导位于NandFlash 中的二进制文件，其文件名固定为System.bin 。该文件即为嵌入式图像处理软件系统的镜像文件，自此图像处理系统启动运行。

2

嵌入式图像处理软件系统设计

2.1

总体设计思想

本系统主要解决的问题就是图像处理如何在嵌入式环境

收稿日期：2008-10-12；修订日期：2009-08-05。

嵌入式系统工程

宋凯，严丽平，甘岚：嵌入式图像处理系统的设计与实现

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下的实现，由于嵌入式环境的特性(比如可供选择的编程语言较少，可供使用的API 较少等，所以笔者需要着力解决的问题是通用接口(比如BMP 文件的读入以及常用算法的移植。为了提高工组效率以及本软件系统的可移植性，笔者决定将常用的接口及图像处理算法均以API 的形式封装起来。这样在以后的开发工作中，只要调用封装后的API 即可，可以提高系统的通用性。

2.2功能模块设计

基于前面的阐述，本系统采用模块化设计，每个模块包含

了一类图像处理的算法，而单个模块中的每个算法在执行时只需调用封装好的API 即可。具体的功能模块设计是将算法分为7大模块：图像几何变换、边缘检测及轮廓跟踪、直方图修正、半影调和去抖动、图像彩色变换、图像平滑锐化和腐蚀膨胀细化算法。在这7大系统模块下面，再进行到每一级算法的映射。7个模块构成了系统的主体。主层次结构如图2所示。另外在每个模块中有包含了多个图像处理算法，比如图像几何变换模块就含有8种算法，其结构如图3所示。另外的6个模块其设计与之相似，不再赘述。

2.3系统的实现与运行

基于上文的阐述，本软件系统的具体实现工作主要包括：

文件的读入、算法移植封装以及通用接口的实现等。下文将具体介绍实现工作。

2.3.1BMP 文件的读入

在嵌入式平台上，并没有现成的BMP 文件的库函数可以

使用。因此，如何把一个BMP 文件读入到内存中是进行图像处理算法移植的根本前提。本系统中，主要处理的图像有两大块：真彩图和256色的图像(包括256级灰度图，因此对应设计了两个BMP 文件的读入函数。文件的读入是每个算法都需要的，因此将这两个函数放在Graphic.h 和Graphic.c 中，以备后续的开发使用。下面是本文设计的两个图像数据读取公共函数：

GetTruePixel (char bmpname [],U32color [240][320],int *ma-

pwidth,int *mapheight ;

Get256Pixel (char bmpname [],U8colorbuf [240][320],U32pale [256],int

*mapwidth,int*mapheight

函数1用于将一个名称为bmpname []的真彩图像数据读入color [][]矩阵，同时获得图像的宽和高；函数2用于将一个

名称为bmpname []的256色图像数据读入colorbuf [][]矩阵，同时，对应的调色板数据读入pale []矩阵中并获得图像的宽和高。

2.3.2算法移植

本文中所涉及的图像处理算法都是原有的成熟算法，其

数学变换的过程都是固定的，笔者的工作就是将这些算法用C 语言实现并封

装成API 的形式以供调用，这个过程相对简单，在此不作赘述。

2.3.3层次图形界面的实现

为了提供良好的人机界面，本系统设计实现了层次化接

口，各级接口以图形方式显示，通过触摸屏或键盘消息进行分支响应，下面以主界面接口为例介绍层次化图形界面的实现。

对于整个系统来说，这一部分是核心，它承接了引导界面，并向下发展了各个不同的框架算法。从整体看来，它的作用就是承上启下，将嵌入式系统一次有限的处理进行分级映射。本接口与引导界面的最大不同是在它的消息处理上面，它向下连接了7个二级界面，再加上一个返回的处理，就需要对产生消息的参数做出8种不同的决断。在本级的处理中，还要注意程序设计中的问题，即如何返回上一级以及如何做好下一级向本级的返回。

在确定完一些实现细节以后，即可以进行具体算法接口的实现了。出于篇幅的考虑，本文只对其中的一个接口代码进行说明，需要指出的是，接口连接程序的调用需要等待事件的触发，因此，下面的代码都是在一个等待消息的无限循环之中的。

(1 message=WaitMessage(0 ;

(2 switch (message->Message{

(3 case OSM_TOUCH_SCREEN:(4 position1.x=message->WParam&0xffff;(5 position1.y=message->WParam>>16;(6 if (IsInRect2(prect1,pposition1{(7 ClearScreen (;

(8 Menu31(pdc ;

(9

ClearScreen (;