【正文】 每個(gè)像素所轉(zhuǎn)換的電荷包，就按照一行的方向轉(zhuǎn)移出CCD感光區(qū)域，為下一次感光釋放空間。電荷可以被有秩序地轉(zhuǎn)移出感光區(qū)域，需要經(jīng)過放大器的放大作用才能轉(zhuǎn)化為電壓量[10]。 CCD圖像傳感器的特性參數(shù)CCD成像器件的性能參數(shù)包括轉(zhuǎn)移效率、工作頻率、分辨率、光譜響應(yīng)、暗電流和噪聲等，CCD成像器件的性能優(yōu)劣可用上述參數(shù)來衡量。由于CCD器件結(jié)構(gòu)、工作方式的差異，對(duì)這些參數(shù)的影響有所不同。 CCD與CMOS的性能比較無論是CCD還是CMOS圖像傳感器，都是采用感光元件作為圖像捕獲的基本手段，CCD/CMOS感光元件的核心都是一個(gè)感光二極管（photodiode），該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生輸出電流，而電流的強(qiáng)度則與光照的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)。但在周邊組成上，CCD的感光元件與CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了感光二極管之外，包括一個(gè)用于控制相鄰電荷的存儲(chǔ)單元，CCD感光元件中的有效感光面積較大，在同等條件下可接收到較強(qiáng)的光信號(hào)，對(duì)應(yīng)的輸出電信號(hào)也更明晰。CMOS感光元件的構(gòu)成就比較復(fù)雜，除了感光二極管之外，它還包括放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)像點(diǎn)的構(gòu)成為一個(gè)感光二極管和三顆晶體管，而感光二極管占據(jù)的面積只是整個(gè)元件的一小部分，造成CMOS傳感器的開口率遠(yuǎn)低于CCD；這樣在接受同等光照及元件大小相同的情況下，CMOS感光元件所能捕捉到的光信號(hào)就明顯小于CCD元件，靈敏度較低；體現(xiàn)在輸出結(jié)果上，就是CMOS傳感器捕捉到的圖像內(nèi)容不如CCD傳感器來得豐富，圖像細(xì)節(jié)丟失情況嚴(yán)重且噪聲明顯。因此，CCD與CMOS圖像傳感器相比具有較好的圖像質(zhì)量和靈活性，仍然保持高端的攝像技術(shù)應(yīng)用，如天文觀察、衛(wèi)星成像、高分辨率數(shù)字照片、廣播電視、高性能工業(yè)攝像、大部分科學(xué)與醫(yī)學(xué)攝像等應(yīng)用。CCD器件的靈活性體現(xiàn)為與采用CMOS器件相比，用戶可構(gòu)建更多不同的攝像系統(tǒng)。 CCD數(shù)字相機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) CCD圖像傳感器一般輸出電視制式的模擬信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)與DM642的無縫接口，需要采用視頻解碼器將CCD輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。在本方案中采用TI的TVP5150做解碼芯片，用CCD攝像機(jī)作為輸入源，完成TVP5150+CCD圖像傳感器方案的實(shí)現(xiàn)為基于CCD圖像傳感器產(chǎn)品的推出作技術(shù)準(zhǔn)備。 TVP5150芯片介紹TVP5150解碼芯片是TI公司推出的功耗極低的全制式解碼芯片，解碼器可將NTSC、PAL和SECAM制式的電視信號(hào)轉(zhuǎn)化成8bit格式的數(shù)字視頻流，支持內(nèi)同步的ITUR 4:2:2兩種模式。優(yōu)化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使TVP515的工作模式功耗只有115 mW，在省電模式下甚至小于1 mW，這種特性使該芯片特別適合于手持式設(shè)備中的應(yīng)用。由于TVP5150性能優(yōu)異，該芯片廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視、PDA、手機(jī)、視頻播放器和手持游戲機(jī)等。TVP5150的工作模式由內(nèi)部的寄存器控制，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要通過I2C接口來設(shè)置這些寄存器。TVP5150的片上寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)長度是8bit，管腳YOUT7既是數(shù)據(jù)輸出最高位，又是從設(shè)備地址選擇線，在本系統(tǒng)中YOUT7通過10k電阻上拉，因此I2C地址為0x5c（7位地址不包括讀寫控制位），在DM642最多可以直接相連兩片TVP5150解碼芯片。 CCD相機(jī)的電路設(shè)計(jì) 在本方案實(shí)現(xiàn)中采用8bit ，： TVP5150與DSP接口電路第五章 智能相機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn) DSP 程序開發(fā)的流程為了減輕用戶的開發(fā)難度，TI 公司推出了一系列的DSP 開發(fā)工具，使得DSP 程序開發(fā)的復(fù)雜度大大減少。C6000 系列DSP 軟件開發(fā)流程包括三個(gè)階段：第一階段：采用C 語言編寫應(yīng)用程序，而無需考慮DSP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和硬件相關(guān)知識(shí)，編譯生成的可執(zhí)行文件利用Profile 工具測(cè)試程序的效率是否達(dá)到要求，從而確定C 代碼中效率低的模塊，為提高效率，需要進(jìn)入第二階段的開發(fā)；第二階段：利用優(yōu)化選項(xiàng)、內(nèi)聯(lián)函數(shù)以及其它優(yōu)化方法改進(jìn)C 代碼，這些方法均能使C代碼的效率得到很大提高。如果代碼仍不能達(dá)到所期望的效率則進(jìn)入第三階段：從C 代碼中抽取出比較耗時(shí)的模塊，用線性匯編來改寫這些代碼，然后用匯編優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化直至代碼滿足要求為止。，這里對(duì)各個(gè)模型的任務(wù)做一個(gè)概述。在實(shí)際應(yīng)用中，我們的智能相機(jī)獲取的原始圖像不是完美的，例如對(duì)于智能相機(jī)獲取的原始圖像，由于噪聲、光照等原因，圖像的質(zhì)量不高，所以需要進(jìn)行預(yù)處理，以有利于提取我們感興趣的信息。預(yù)處理算子 是在最低抽象層次上對(duì)圖像進(jìn)行的一種操作，它不會(huì)增加圖像的信息量。預(yù)處理的目的是改善圖像數(shù)據(jù)，抑制不需要的變形或者增強(qiáng)某些對(duì)于后繼處理重要的圖像特征[8]。缺陷分割算子是對(duì)預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得產(chǎn)品缺陷存在區(qū)域并將產(chǎn)品缺陷和背景分割開來。具體采用何種形式，取決于產(chǎn)品缺陷與背景的具體情況和圖像分割的難易程度。產(chǎn)品缺陷特征提取、產(chǎn)品缺陷分類等都依賴圖像分割的質(zhì)量和方法，所以圖像分割一直是圖像處理研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)分割處理得到的產(chǎn)品缺陷區(qū)域進(jìn)行特征提取，給出特征空間的描述。特征向量的選取要將產(chǎn)品缺陷特性很好的描述出來，特征提取是產(chǎn)品缺陷分類的必要條件，決定著缺陷分類的成功率。產(chǎn)品缺陷分類算子根據(jù)對(duì)缺陷特征的運(yùn)算來確定缺陷的類別，并根據(jù)缺陷類別的不同給出相應(yīng)的控制信號(hào)控制設(shè)備的不同動(dòng)作。智能相機(jī)的每一個(gè)算子的實(shí)現(xiàn)很難采用固定的算法，因?yàn)闆]有一種通用的處理方法可以解決工程的實(shí)際需要，每一種算法都有其使用的環(huán)境和條件。實(shí)際中需要根據(jù)智能相機(jī)的使用條件和要求，作出每一個(gè)算子的實(shí)現(xiàn)方法。第六章 總結(jié)與展望本文通過研究基于DM642的圖像采集硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)，對(duì)基于DSP/BIOS類驅(qū)動(dòng)/微驅(qū)動(dòng)模型有了比較深入的了解：1．研究了大量有關(guān)DM642的相關(guān)文檔、視頻接口技術(shù)、TMS320DM642相機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成、CCS集成開發(fā)環(huán)境和DSP/BIOS嵌入式操作系統(tǒng)的國內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)目前數(shù)字信號(hào)處理器和視頻接口技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及本文實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所運(yùn)用到的理論知識(shí)等方面進(jìn)行了比較具體的論述。2．認(rèn)真研究了TMS320DM642 C64x的內(nèi)核結(jié)構(gòu)、及其主要外設(shè)的功能，深入了解了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所采用的硬件平臺(tái)、開發(fā)環(huán)境和仿真工具。3．深入了解了圖像采集模塊部分的硬件構(gòu)成，及其驅(qū)動(dòng)程序的原理與實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)圖像傳感器的原理和市場(chǎng)狀況有了比較客觀的認(rèn)識(shí)?；诟咝阅蹹SP的圖像采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以為工業(yè)上的識(shí)別檢測(cè)、機(jī)器視覺等應(yīng)用提供穩(wěn)定的硬件平臺(tái)，并且可以通過算法和軟件升級(jí)來不但提高產(chǎn)品性能和競(jìng)爭(zhēng)力，但是現(xiàn)有技術(shù)需要不斷改進(jìn)和提高，今后可能的開發(fā)方向?yàn)椋?．研究千兆網(wǎng)協(xié)議在DM642上的實(shí)現(xiàn)，可以大大縮短圖像在傳輸中的時(shí)間消耗，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上迅速推出工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品，為不同的用戶需求提出更加靈活的解決方案；，特別是幀頻在200幀/s以上的圖像傳感器采集模塊，可以滿足高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用，從而擴(kuò)展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，其難點(diǎn)主要在硬件高頻設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)?？傊诟叨薉SP設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)視頻/圖像采集處理系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景，特別現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)質(zhì)量要求越來越高，迫切需要借助機(jī)器來做識(shí)別、檢測(cè)以提高自動(dòng)化水平，其市場(chǎng)前景也將漸漸明朗起來。附錄1 DM642power原理圖附錄2 DM642config原理圖附錄3 DM642dsp原理圖附錄4 DM642memory原理圖附錄5 DM642uart原理圖附錄6 DM642net原理圖附錄7 DM642cpld原理圖附錄8 DM642video原理圖參考文獻(xiàn)：[1] 陽佳，吳久峰，鄧志剛，制造業(yè)自動(dòng)化基于機(jī)器人視覺工業(yè)實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)研究，:32~43[2] 戴逸民，梁曉雯，裴小平，基于DSP的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社，2002:128~173[3] Wang, C., and Huang, S. 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