基于单片机的图像采集与处理
基于单片机图像采集装置的设计
摘要在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、生产监视及零件识别应用。
通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有重复性和智能型的工作，其他传感器也难有用武之地。
由此开始用摄像头来采集图像，经计算机进行处理后，得到想要的信息，从而产生了视觉传感器。
本设计以Freescale公司的16位单片机MC9S12DG128为核心，采用以OV6620作为图像传感器的数字摄像头，通过RS232接口将采集到的图像数据上传至上位机，在上位机上进行图像的处理、存储及识别。
本设计完成了单片机核心模块的设计、数字传感器电路的设计、RS232串行通信接口电路的设计；在Codewarior开发环境下，利用C语言编程实现了数字图像的采集、图像信息的上传等功能。
最终实现了对图像的数字化采集并完成了采集装置与上位PC机的通信功能。
关键词：图像采集；单片机；数字摄像头ABSTRACTIn the modern industrial automation, sensors involve a variety of testing, production monitoring and parts identification applications. Typically, the human’s eyes can not be continuous, stable and complete these with intelligent repetitive work. And other sensors are also difficult to have its uses. Thus people began to use cameras to capture images processed by computer to obtain the desired information, resulting in a visual sensor.The design is completed the design of the microcontroller core module, digital sensor circuit, RS232 serial communication interface circuit; In Codewarior development environment, the system uses the C language programming of the digital image acquisition, the information of image uploaded and so on. Finally, the design realized the digital image acquisition and completed communication between the acquisition device and the host PC.Key words：image acquisition; microcontroller; Digital camera目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究目的与意义 (1)1.3研究现状 (1)1.4主要研究内容 (2)2图像采集装置的系统总体设计 (3)2.1系统总体设计 (3)2.2 系统的软硬件设计 (3)3图像采集系统硬件设计 (4)3.1数字摄像头概论 (4)3.2图像采集系统核心部件 (8)3.2.1 MC9S12DG128简介 (8)3.2.2 硬件电路系统组成 (11)4软件设计 (15)4.1数字摄像头波形输出 (15)4.2 程序设计 (18)4.3 数字图像处理 (24)4.4 数字图像处理方法 (25)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)1 前言1.1研究背景目前，主要有两种对图像信息采集和处理的方式，即：（1）利用CCD摄像头和图像采集卡，通过A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，经PCI或者其他总线方式由上位机对图像进行处理。
单片机在像处理中的应用
单片机在像处理中的应用单片机在图像处理中的应用1.引言单片机（Microcontroller）作为一种集成电路芯片，广泛应用于各个领域，其中在图像处理中有着重要的应用。
本文将介绍单片机在图像处理中的应用。
2.图像处理概述图像处理是指对数字图像进行某种算法分析和处理的过程。
在实际应用中，图像处理被广泛用于图像增强、图像分割、图像识别等领域。
单片机在图像处理中起到了至关重要的作用。
3.单片机在图像采集中的应用单片机可以通过图像传感器获取图像，并将其转换为数字信号进行处理。
它可以控制图像采集设备的曝光时间、增益和白平衡，以获得高质量的图像。
通过单片机的输入输出端口以及模拟数字转换器，可以实现对图像的灰度、颜色和分辨率的处理。
4.单片机在图像增强中的应用图像增强是指通过一系列数字信号处理技术，改善图像的质量和清晰度。
单片机可以通过直方图均衡化、空域滤波和频域滤波等方法实现图像的增强。
通过单片机的运算能力和存储器容量，可以有效地处理图像数据，并提高图像的可视性。
5.单片机在图像分割中的应用图像分割是将图像划分为不同的区域，以便进行后续的处理和分析。
单片机可以通过图像的边缘检测、阈值分割和区域生长等算法，实现对图像的分割。
通过单片机的逻辑运算和图像处理指令，可以进行高效的图像分割，并提取出感兴趣的目标区域。
6.单片机在图像识别中的应用图像识别是指通过图像处理技术将数字图像与已知的图像或模式进行比对、匹配和识别的过程。
单片机可以通过模板匹配、特征提取和分类器等方法实现图像的识别。
通过单片机的运算速度和算法优化，可以实现实时的图像识别，并应用于人脸识别、车牌识别等领域。
7.单片机在图像传输中的应用单片机可以通过串行通信接口和图像传输协议，实现图像数据的传输。
它可以控制图像传输设备的帧率、分辨率和压缩算法，以满足不同应用场景的需求。
通过单片机的通信功能和数据处理能力，可以实现图像的实时传输和处理。
8.结论单片机在图像处理中的应用不断拓展，为我们提供了更多的图像处理解决方案。
基于单片机的图采像集与处理
03 边缘检测有助于提取图像中的重要信息，如物体 的轮廓和形状。
特征提取
01
从图像中提取有用的特征，如颜色、纹理、形状等。
02
特征提取是机器视觉中的关键步骤，有助于简化图像数据， 提高识别精度。
03
常用的特征提取算法有Haar特征、SIFT、SURF等。
图像识别
01
利用计算机算法对图像进行分类或识别特定目标。
单片机与特征提取算法结合
特征提取
从图像中提取有用的特征信息，如形状、纹理、颜色等。单片机可以通过编程实现特征提取算法，如 Haar特征、LBP（Local Binary Patterns）等。
特征提取算法实现
单片机需要具备足够的计算能力和存储空间，以实现特征提取算法。同时，还需要考虑算法的准确性 和稳定性，以确保提取的特征能够满足后续处理和识别的需求。
06
案例分析
基于单片机的图像采集系统案例
案例一：基于AVR单片机 的图像采集系统
系统还包括了图像预处理 模块，如自动增益控制和 噪声过滤。
ABCD
利用AVR单片机作为主控 制器，通过CMOS图像传 感器采集图像数据。
案例展示了如何将AVR单片机 与CMOS图像传感器集成，实 现简单图像采集功能。
智能化发展
结合人工智能和深度学习技术，实现更高 级的图像识别和分析功能，是未来研究的 一个重要方向。
THANKS
感谢观看
强和特征提取等操作。
人机交互界面
03
开发简单易用的人机交互界面，方便用户对图像采集和处理过
程进行控制和监视。
图像预处理
01
02
03
04
噪声去除
图像AVR单片机微机采集技术
图像A VR单片机微机采集技术摘要：图像采集系统是数字图像中的一种不可缺少的应用系统。
在本文中，我们开发了一种视频摄像机与基于A VR单片机的图像采集和处理系统时紧密相关的。
该系统采用了A VR单片机在低功耗单片机数字存储器的消耗和数据处理的高性能主控单元。
首先，它通过I²C接口完成了CMOS初始化的受光侧C3088相机模块。
然后，它是用来采集C3088图像，而即时记录的文件是通过液晶显示器实时显示的。
最后，单片机串行通信接口将数据发送到计算机，它显示了数据处理后的图像。
设计了硬件电路和该系统的软件程序。
关键词：单片机、串行通信、图像采集、A VR、视频采集I说明随着社会的进步和发展，科学，技术和经济，无论是组织还是个人都倡导得到更多的工作和生活环境安全，其中对防盗措施提出新的要求。
作为安全保障的有效手段，视频监控等等发挥社会治安领域的重要作用，已经越来越引起人们的广泛关注[1-4]。
在目前，视频监控进入了所有领域，我们可以看到，几乎每天都及其应用。
该图像采集系统在数字图像的各种应用系统是不可缺少的组成部分之一。
A VR单片机是基于可编程的GSI和计算机技术[5-9]的集成芯片。
它的快速数据采集和处理功能，各功能模块集成到芯片提供其应用软件在各种丰富的便利场合。
与CCD相比，CMOS 图像传感器整合的时间序列处理电路,前端图像信号和数字部分放大器成一个芯片上，所以它的发展在工业界一直有很高的关度。
目前,随着技术和工艺的发展，CMOS图像噪声传感器已被有效地改善，其解决能力也明显增强。
因为其价格便宜，适用于图像质量,高集成度和相对较少的权力消费，CMOS图像传感器将广泛应用于视频采集域。
因此，在本文中，我们发展实施基于A VR单片机方案的视频数据采集系统。
该计划驱动器通过单芯片相机C3088[10]单片机数字存储器获取由相机获得的数据原始图像，并通过接口协议实现数据传输和相机初始化。
该电路有许多优点，例如结构简单，方便传输和低CPU占用率，可以降低系统的总成本。
STM32单片机ov760摄像头进行图像采集处理
Errb=(BlackLineData[39]+BlackLineData[38]+BlackLineData[37]+BlackLineData[36]+BlackLineData[35])/5-80;
void ImageProcess()
{
int i=0,j=0;
u8 *p=0;
//unsigned char *q=0;
//ThresholdValue = otsu ((unsigned char *)Data, C, 0, 0, R, C);
//ThresholdValue = 130;
//均值滤波
skip_a_row();
}
}
u8 Abs8(u8 a)
{
if (a>=0)
{
return a;
}
else
{
return -a;
}
}
void send_pic(void)
{
u8 i,j;
USART_SendData(USART1,0xFF);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
for(i=0;i<=34;i++)
{
a=(BlackLineData[i]+BlackLineData[i+1]+BlackLineData[i+2]+BlackLineData[i+3]+BlackLineData[i+4])/5-80;
基于单片机和CPLD的图像采集处理系统设计
基于单片机和CPLD的图像采集处理系统设计图像采集是获取图像信息的主要来源，以往图像采集处理需要高速、高性能处理器完成，低端单片机很难实时采集处理图像。
文章以Cortex M3架构的ARM （STM32F103VCT6）和CPLD（EPM240T100）作为核心，加上OV5640自动对焦摄像头设计了一款数字图像采集处理系统。
采用CPLD高速采集图形，以及图像预处理，这样降低了后面处理器标准，使得低端单片机也能够处理数字图像。
单片机与CPLD采用SPI总线传输数据，图像采集和处理同时进行，提高了系统的工作效率。
图像经过数字化处理，在液晶屏上显示，也可以存储在SD卡或无线传输到计算机以及手机上。
系统设计了GPS系统，自动将拍摄的地点、经纬度（GPS信息）和时间整合，作为照片和图像数字资料。
通过数字图像处理，照片能够呈现特殊效果。
标签：图像采集；单片机；CPLDAbstract：Image acquisition is the main source of obtaining image information. In the past，image acquisition and processing needed high-speed and high-performance processors. It is very difficult for the low end microcontroller unit （MCU）to collect and process images in real time. In this paper，taking Cortex M3 architecture of the ARM （STM32F103VCT6）and CPLD （EPM240T100）as the core，plus OV5640 automatic focus camera， a digital image acquisition and processing system is designed. The use of CPLD high-speed graphics acquisition，and image preprocessing has reduced the standards of the processor behind，so that the low-end single-chip computer can also process digital images. Single chip microcomputer and CPLD adopt SPI bus to transmit data，so image acquisition and processing are carried out simultaneously，which improves the efficiency of the system. The images are digitally processed and displayed on the LCD screen. They can also be stored on SD cards or transmitted wirelessly to computers and mobile phones. The system designs a GPS system，which automatically integrates the location，latitude and longitude of shooting information with time so as to be used as the digital data of photos and images. Through digital image processing，photos can present special effects.Keywords：image acquisition；microcontroller unit （MCU）；CPLD圖像处理是计算机人工智能重要组成部分，图像采集处理对计算机的要求也比较高。
单片机嵌入式图像处理
单片机嵌入式图像处理在当今科技发展的时代中，嵌入式系统成为了重要的一部分。
嵌入式系统的应用领域非常广泛，其中图像处理是嵌入式系统中非常重要的一个方向。
本文将探讨单片机嵌入式图像处理的相关内容。
一、单片机嵌入式系统概述嵌入式系统是将计算能力集成到一个特定的系统中，以实现特定的功能。
单片机是一种被广泛应用于嵌入式系统中的集成电路芯片，具有体积小、功耗低、成本低等优点。
单片机嵌入式系统可以操控外部设备，实现各种功能。
二、嵌入式图像处理概述嵌入式图像处理是指利用嵌入式系统对图像进行处理和分析的过程。
在现实生活中，我们常常需要对图像进行处理，如图像采集、图像传输、图像识别等。
而单片机作为嵌入式系统的核心，可以通过编程实现对图像的处理。
三、嵌入式图像处理的应用1. 图像采集与处理：单片机可以通过外部传感器或摄像头采集图像数据，并通过图像处理算法对图像进行处理，如滤波、增强等。
2. 图像传输：通过单片机与通讯设备的结合，可以实现图像数据的传输和显示，如利用无线通信技术将图像传输到移动设备上进行显示。
3. 图像识别与分析：通过对图像进行处理和分析，可以实现图像识别和分析，如人脸识别、车牌识别等。
四、嵌入式图像处理的编程实现单片机嵌入式系统的图像处理需要通过编程实现，常用的编程语言有汇编语言、C语言等。
在编程的过程中，需要掌握基本的图像处理算法和相关的数学知识，并根据具体应用需求进行算法的优化。
五、单片机嵌入式图像处理的挑战与解决方案1. 硬件资源受限：由于单片机的硬件资源有限，可能无法满足一些复杂的图像处理需求。
解决方法可以是对算法进行优化，减少计算量，或者利用外部硬件设备进行辅助处理。
2. 实时性要求：某些嵌入式图像处理的应用需要具备实时性，即处理速度要求快。
可以通过算法的优化和硬件的加速等手段来提高实时性。
3. 低功耗要求：嵌入式系统的特点之一就是功耗低，对于一些移动设备或无源供电设备来说，功耗的控制显得尤为重要。
单片机在像处理中的应用像识别和处理算法
单片机在像处理中的应用像识别和处理算法单片机在图像处理中的应用：像识别和处理算法随着科技的进步和计算能力的提高，图像处理越来越广泛地应用于各个领域。
其中，单片机作为一种嵌入式系统，在图像处理中发挥着重要作用。
本文将探讨单片机在像识别和处理算法中的应用。
一、像识别算法及其应用像识别算法是图像处理的关键部分，它通过对图像进行分析和处理，识别出其中的一些特定目标。
单片机通过运行像识别算法，能够实现实时的图像识别功能。
下面介绍几种常见的像识别算法及其应用。
1. Haar特征检测和人脸识别Haar特征检测是一种常用的目标检测算法，常用于人脸识别。
单片机通过加载事先训练好的Haar特征分类器，能够识别出图像中的人脸，并进行相应处理。
这在安防领域、人脸识别门禁等场景中有着广泛的应用。
2. 边缘检测算法边缘检测是图像处理中的一项重要任务，它通过识别图像中的边缘，进而提取出目标物体的轮廓信息。
单片机可以运行Sobel、Canny等边缘检测算法，实现对图像的边缘提取。
这在自动驾驶、工业检测等场景中有着广泛的应用。
3. 光流算法光流算法通过分析图像序列中的像素点的位移信息，来实现运动目标的检测和跟踪。
单片机可以实时处理图像序列，并通过光流算法计算出运动目标的轨迹信息。
这在无人机、机器人导航等领域中有着广泛的应用。
二、像处理算法及其应用像处理算法是对图像进行修复、增强、变换等操作的一系列方法。
单片机通过运行像处理算法，能够实现对图像的实时处理。
下面介绍几种常见的像处理算法及其应用。
1. 图像滤波算法图像滤波算法可以去除图像中的噪声，改善图像质量。
单片机可以运行均值滤波、中值滤波、高斯滤波等滤波算法，实现图像的降噪处理。
这在数字相机、监控摄像头等设备中有着广泛的应用。
2. 图像增强算法图像增强算法可以提高图像的对比度、亮度等特征，使图像更加清晰鲜明。
单片机可以运行直方图均衡化、对比度拉伸等增强算法，实现对图像的增强处理。
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四、系统软件实现——中断初始化
采用了一个外部中断，用它来捕捉VSYNC同步信号，然后 在中断里边启动ov7670这个模块的图像数据存储，等到下 次VSYNC同步信号到来的时候，我们就关闭图像数据的存储 ，这样的话，一帧图像数据的存储就完成了，这个时候， 我们就可以在主函数里边将这一帧数据读取出来，传送给 单片机进行处理，同时，开始下一帧图像数据的存储就这 样往复循环。
五、图像处理实现——RGB转灰度色
心理学公式为基础：
Gray R0.299 G 0.587 B0.114
改进后程序中所用的公式： Gray (u8)((gm _ red 77 gm _ green150 gm _ blue 29 128) 256)
BEA Confidential. | 17
BEA Confidential. | 9
三、系统硬件设计——显示屏
做出了LCD与单片机的管脚连接：
BEA Confidential. | 10
三、系统硬件设计——转接板
转接板PCB图：
BEA Confidential. | 11
四、系统软件实现——软件流程
配置系统时钟 初始化LCD 初始化CMOS 中断初始化 存储和读取数据 图像处理 图像显示
三、系统硬件设计—整体连接
根据数据手册的管脚介绍和实际管脚分布情况，做出了摄 像头、LCD与单片机的管脚连接，为了连接方便，加入转接 板。
BEA Confidential. | 5
三、系统硬件设计——单片机
lm4f120h5qr是由TI公司推出的32位单片机： 时钟频率高达80MHZ 带有Flash存储器，容量是256KB 采用ICDI调试接口，Stellaris ICDI只支持 通过JTAG调试。安装完ICDI驱动后会在 PC 上虚拟一个串口，用这个串口来输出调试信 息是很方便的，代码通过ICDI烧到板子中去。
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四、系统软件实现——存储读取图像数据
1）存储数据：
VSYNC
fifo 写使能
第二个VSYNC
2）读取数据：
读时钟信号 读取像素高位字节
fifo 写禁止 第二个读时钟信号
读取像素低位字节
BEA Confidential. | 14
四、系统软件实现——图像处理
BEA Confidential. | 6
三、系统硬件设计——摄像头
Ov7670(fifo)： 有效像素为640×480（即30W） 所用的输出格式为QVGA（240*320） 有一个fifo芯片（AL422B),这个芯片的容量 是384K字节，可以用来存储图像数据，它的 大小足够用来存储两帧的QVGA格式数据 ov7670模块的自身就带有源晶振,它可以产 生12M时钟信号，并以这个信号作为ov7670时 钟信号的输入
基于单片机的图像采集与处理
信息02 田小力 学号：2010052031 指导老师：张翠翠老师
1
课题背景介绍
2 毕设任务
3
系统硬件设计
4
系统软件实现
555
图像处理实现
6
总结与展望
BEA Confidential. | 2
一、课题背景介绍
背景
单片机快速 发展，应用 越来越广泛
智能车的研 究受到人们 广泛关注， 全国高校的 电子设计竞 赛中也有较 多涉及
BEA Confidential. | 3
图像处理研 究日益深入
二、毕设任务
本次毕业设计是以TI的单片机lm4f120h5qr为处理器， 以OV7670（带FIFO）为图像传感器，以ILI9327为显示的 图像采集、处理与显示的系统。由于该系统是智能小车 循迹的基础，所以需要进行图像处理。
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进一步的工作 细化 hough 骨架提取
BEA Confidential. | 20
六、总结和展望——展望
展望： 硬件：添加辅助性传感器，用速度更快的单片机 软件：优化程序、使速度更快 图像处理：图像处理算法的改进与补充
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谢谢！
20*320
发现第0、19、20、39…180、199、200、219这 20行的像素点都不能得到处理，效果不好
3*320 图像最上边和最下边这两行没有滤波
BEA Confidential. | 15
五、图像处理实现
RGB色转化为灰度色 中值滤波 阈值分割 提取骨架
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BEA Confidential. | 7
三、系统硬件设计——摄像头
做出了摄像头与单片机的管脚分配和连接
BEA Confidential. | 8
三、系统硬件设计——显示屏
FPC2667液晶显示屏，它是TFT-LCD液晶显 示屏中的一种,控制器为ili9327： 像素为240RGB*432（设计中为240*320） GRAM为233280字节 支持18-/16-/9-/8-比特的数据总线接 口 有8位数据接口
五、图像处理实现——中值滤波
中值滤波前
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中值滤波后
五、图像处理显示——阈值分割
阈值分割后
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六、总结和展望——总结
完成的工作： 搭建起了基于单片机的图像采集与处理的硬件平台，初步 完成了软件算法，验证了它的基本有效性，为智能车循迹 奠定了基础。