图像处理（嵌入式）课程设计报告

目 录

一、课设目的及内容 ............................................................................................................. 1 二、设计的原理 ..................................................................................................................... 2

2.1 图像处理技术原理和成像原理 ............................................................................. 2 2.2 BMP文件格式简介 .................................................................................................. 3 2.3 图像显示原理 ......................................................................................................... 4 三、环境搭建及开发步骤 ..................................................................................................... 5

3.1 硬件平台 ................................................................................................................. 5 3.2 系统软件平台构建 ................................................................................................. 5 3.3 LCD显示模块 .......................................................................................................... 6 3.4 系统设计的具体实现 ............................................................................................. 6

3.4.1 BMP文件的读入 ........................................................................................... 6 3.4.2 图像增强算法设计 ....................................................................................... 7 3.4.3 图像分割算法设计 ....................................................................................... 7 3.4.4 图像平滑 ....................................................................................................... 8 3.4.5 图像缩放（平移以及转置） ....................................................................... 9

四、主要程序代码设计 ....................................................................................................... 12

4.1 图像数据存储的主程序如下: ............................................................................. 12 4.2 图像平滑模块 ....................................................................................................... 13 4.3 图像平移主要代码 ............................................................................................... 15 4.4 图像缩放主要代码 ............................................................................................... 18 4.5 转置图像主要代码 ............................................................................................... 21 五、运行测试结果 ............................................................................................................... 23

5.1图像平移效果 ........................................................................................................ 23 5.2图像转置效果 ........................................................................................................ 24 5.3图像的缩放效果 .................................................................................................... 24 六、心得体会及自己所做的亮点工作的特别说明 ........................................................... 25 七、参考文献 ....................................................................................................................... 26

一、课设目的及内容

图像处理技术在工业自动化、仪表检测安全、以及安全、消费电子、医学中被越来越广泛的应用。在现代战争中，利用图像进行精确制导、火控、无人飞机的电视导航等，在国防中也受到了高度的重视。图像处理算法中常有大量的运算，特别是在实时图像处理方面，因此通常采用DSP或FPGA来实现。但随着微处理器技术的突飞猛进，现代MPU也可以完成高速的数字图像处理。

作为嵌入式图像处理技术，其主要技术包括两个方面，一个是图像处理技术，另一个则是嵌入式系统应用技术。本文主要研究图像处理技术在嵌入式系统中的应用。

本课题的目的旨在研究一种能够进行高速图像处理的嵌入式系统架构的设计与实现方法。针对嵌入式系统本身的特点，设计出具有较强通用性的嵌入式图像处理平台。

利用嵌入式系统进行图像处理是对传统的图像处理硬件实现方法的挑战.它的完成将为图像处理的开辟新的实现途径，并且为嵌入式系统的应用再次打开一片新的领域，同时，由于图像处理的应用十分广泛，其本身也有广泛的应用前景。

图像数据是一种重要的信息资源，随着以计算机和计算机技术为核心的信息科学的发展，图像处理在通讯、管理、医学、地震、气象、航空航天以及教育等领域，发挥着愈来愈重要的作用。但传统的图像处理技术主要依赖于大批量的电子计算设备，它们带来巨大的保养、运输等开支，增加行业成本。嵌入式平台拥有小巧、价格低廉、功耗小及维护成本低等优点。因此基于嵌入式平台构建图像处理系统可以降低其生产维护成本，提高其可靠性和可控件，具有较高的市场价值。

本文主要针对采集到的图像（bmp格式）实现平移、转置、缩放、平滑等处理。

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二、设计的原理

数字图像处理目前得到了越来越广泛的应用，其应用场合几乎遍及国民生活的各个领域，已成为21世纪信息时代的一门重要的高新科学技术，而嵌入式系统又是面向用户、面向产品、面向应用的。因此，在嵌入式系统上进行数字图像处理，不仅仅是要完成图像的处理工作，还要同时考虑到不同的应用场合，系统将会面临多个任务及其调度，多种资源及其管理，而这些依靠算法程序是远远不够的。因此在软件的开发工作中，就很有必要引入嵌入式操作系统。

2.1 图像处理技术原理和成像原理

图像处理技术又称“机器视觉”，乃是将被测对象的图像作为信息的载体，从中提取有用的信息来达到测量的目的，具有非接触、高速、获得信息丰富等优点。系统一般通过摄像头采集对象的图像信息，然后通过处理系统对采集到的图像进行数字化的处理和分析，根据检测要求可得到对象的特征信息，随后进一步对此进行判断并输出结果。如图2 所示，连杆的表面缺陷通过一个方形LED漫反射光源均匀照亮待检测的破口区域，光线照射到对象表面后，通过光学镜头成像在摄像头内的光电耦合CCD 元件上并转化成相应的数字图像信号，CCD 元件可理解为一个由感光像素组成的点阵，每一个像素都一一对应了被测对象的二维图像特征。数字图像信号经过图像处理系统对图像特征信息的提取和计算得到所需的测量值，随后通过RS232 通讯接口把数据传输给PLC 进行逻辑判断，判断的结果直接通过设备前面板上的指示灯输出。

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2.2 BMP文件格式简介

一个BMP文件包括以下四部分:文件头，信息头，调色板数据和图像数据。文件头长度为14个字节。分别为:bffype:指定文件结构，必须是Ox424D,即字符串“BM \bfSize:指定文件大小，包括这14个字节;bfReservedl,bfReserved2:分别为2个字节，为保留字，不用考虑:bfOffBits:从文件头到实际的图像数据的偏移字节数。信息 头 长 度为40个字节，分别为:biSize:指定这个结构的长度，为40，单位字节:biWidth, biHeight:指定图像的宽度和高度，单位为像素;biPlanes:必须为1; biBitCount:指定表示颜色时要用到的位数;biCompression:指定是否压缩:biSizelmage:指定实际图像数据占用的字节数，注意，计算时图像宽度取大于等于biWidth的最小的4的整数倍数;biXPelsPerMeter, biYPelsPerMeter:指定目标设备的水平和垂直分辨率;biClrUsed:指定本图像实际用到的颜色数，如果该值为零，则用到的颜色数为2的biBitCount次方:biCIrImportant:指定本图像中重要的颜色数，如果该值为零，则所有的颜色都是重要的。

第三部分为调色板，当然，这是对那些需要调色板的文件而言的。在这里，所采集的图像数据是真彩色〔24位)的，故不需要调色板。调色 板 实 际上是一个数组，共有biClrUsed个元素。数组中每个元素占用4个字节，依次是一字节的蓝色分量，一字节的绿色分量，一字节的红色分量，以及一字节的保留值。

第四部分就是实际的图像数据了。对于用到调色板的文件，图像数据是该像素值在调色板中的索引值。这里需要注意的是:每一行的字节数必须是4的整倍数，如果不是，则需要补齐，这在biSizelmage中有介绍。

一般来说 ，BMP文件的数据是从下到上，从左到右。也就是说，从文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素，然后是左边第二个像素一接下来是倒数第二行左边第一个像素?，以此类推，最后得到的是最上面一行的最右一个像素，这与采集出的图像数据顺序是不同的。每像素的顺序为BGR.

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