基于arm的图像处理

图像处理技术广泛地运用于工业智能化、医学、仪表安全性测试、以及电子式消费等领域。本论文主要基于arm展开图像的处理分析。对系统的设计原理加以概述，图像处理的具体模块设计，主要包括CPU的型号选择及其设计以及arm型号选择及其设计2个部分。

【关键词】arm 图像处理 CPU

1 引言

将图像引入到现代化战争从而准确地展开火控、制导以及无人式飞机电视导航等，愈来愈备受国防所重视。在通常情况下，图像处理计算方法中会涉及到不少的运算，尤其是同步图像的处理，因而，一般会采纳DSP或是FPGA加以实现。然而，在微处理器技术日益发达之际，现代化的MPU亦能够实现高速度处理数字图像的目的。设计可以有效地将图像的搜集及其处理进行一体化的处理，从而达到结构紧凑，且可以有效地减少成本的专用式图像处理体系，拥有可观的市场运用前景，该系统凸显出安置便捷化、配置灵活化以及携带便利等优势。

2 图像处理系统设计原理

图像处理又名“机器视觉”，指的是把被检测的对象图像当做信息载体，并从中获取重要的信息，从而达到检测的目的，凸显出高速率、非接触性以及获取丰富信息等优势。系统通常基于摄像头搜集对象的图像数据，再基于处理系统将搜集到的图像展开数字化的处置与研究，基于测试的相关要求即能够获取对象的若干特征信息，据此展开判断，且输出相应的结果。连杆的外部不足基于单个方形的LED漫反射光源的均匀照射准备测试的破口范围，光线照射至对象的外部之后，经由光学镜头的成像原理，通过摄像头中的光电耦合CCD组件，同时转变为对应的数字图像信号，CCD组件能够被当做单个通过感光像素所构建的点阵，且每个像素均和相应的被测目标的二维图像特点相吻合。数字图像信号通过图像处理的相关系统，提取图像的特征信息，并运算获取相应的检测数值，再基于RS232的 通讯接口，将信息传递至PLC展开逻辑的推断，最终直接性地经过设施的前面板处的指示灯加以输出。

3 图像处理研究

3.1 CPU的型号处理

一般情况下，图像处理计算方法均应配置不少的CPU处理资源，在展开图像处理时，即对CPU提出了相应的要求。在开展模拟射击训练的过程中，须对要处置的视频的分辨率加以设置，即为640x480，帧率是60帧/s。若每个像素的位长是16，那么能够运算出此视频的数据率，即Data rate=640×480×2Bytes×60fps=36864，000Bytes/s。该视频的数据量大于30兆字节/s，通常8051处理器最大的速度是40MHz，同时，一次性计算所处理的数据为8位，因此，8051难以实现大数据量视频的图像处置任务。据此，应选择性能更为突出的arm处理器。

當下，arm最新的处理器为arm系列处理器，arm Cprtex处理器主要包括应用处理器与嵌入式处理器2类。Cortex-A系列运用处理器通常应用在上网本、平板电脑以及智能手机等。相应的主频能够达到2GHz。Cprtex-M嵌入式处理器通常运用在微控器范围，主频一般高达数百兆赫兹。本系统内所选择使用的是Cprtex-M4嵌入式处理器，其结构可参见下图1所示。该嵌入式处理器附带硬件浮点数处理器与DSP命令式拓展，从而与本系统的运用所需相吻合。

当下，不少半导体研造方均提供根据arm Cprtex-M4处理器，诸如ST、NXP与Freescale等。其所提供的处理器配置多种外设配置与存储器规格。因为系统必须开展同步的图像搜集工作，因此，须挑选出附带并行式的输入视频数据的处理器。其中，本论文所选择的是ST企业所生产的STM32F407处理器，附带1MB规格的Flash存储器与192KB规格SRAM，外设主要包含的是100Mbps以太网MAC、FSMC存储器接口、USB2.0以及DCMI数字视频接口等。

3.2 arm型号处理

图像处理计算方法通常要应用一定的内存，比如，上文所提及的分辨率是640x480规格的视频，图片数量为一帧时，相应的字节数为640×480×2Bytes=614，400Bytes，自然难以放进STM32F407处理器的SRAM内。因而，系统应用拓展外界存储器。STM32F407所提供的是FSMC外界存储器接口，能够拓展数类存储器。

外界arm包括PSRAM、DRAM与SRAM等类型，因为STM32F407处理器并不支撑直接式DRAM，因此，必须应用的是SRAM或是PSRAM。通常SRAM访问的周期范围在8ns-70ns等多类速度，至于PSRAM访问的周期通常在50ns或是70ns。STM32F407处理器外界存储器数据的总线位数是16，因此，单个访问周期能够存取的字节数为2，50ns的PSRAM访问的速率是1s÷50ns×2Bytes=40MB/s。至于图像处理时须同步地读取和写入相关的数据信息，因而，PSRAM速度难以和本系统所需相吻合。因此，本系统所选择的是SRAM拓展ram。

基于上述分析，本系统所设计的arm系统为IS61WV102416BLL-10TLI，其内存容量是1MX16bit，访问的周期是8ns或是10ns。

4 结论

在科学技术日益发达的背景下，更加高速、可靠与低成本是研发各类技术的重要要求。图像搜集及其处理技术的使用范围也愈来愈广，技术要求亦愈来愈高。基于arm分析图像的处理，是今后发展的一个重要趋势，本论文即对此课题展开了相关的研究，包括系统的设计原理，以及设计图像处理的模块。

参考文献

[1]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社，2003（10）.

[2]马忠梅，马广云等.ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002（01）.

[3]袁太生，张素琴著.嵌入式系统软件移植浅析[J].太原大学学报，2013（08）：35-38.

作者简介

刘鹏，男，河北省唐山市人。工学硕士。现供职于天津电子信息职业技术学院。主要研究方向为模糊识别与智能系统。

冯波，男，山东省德州市人。工学硕士。现供职于天津电子信息职业技术学院。主要研究方向为计算机先进控制。

作者单位

天津电子信息职业技术学院 天津市 300350