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1、武汉理工大学 硕士学位论文 基于CMOS的视频采集及边缘检测系统的研究 姓名：李振华 申请学位级别：硕士 专业：凝聚态物理 指导教师：杨应平 20071101 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 基于C M O S 的视频采集及边缘检测系统由C M O S 图像传感器，U S B 2 0 数 据采集系统和上位机视频显示及处理软件组成，具有应用方便灵活、驱动电路 简单、传输速度快、集成度高等特点。目前数字图像的边缘检测被广泛应用于 机器人视觉、文字识别、医学图像处理、遥感影像目标提取等领域。 本文选用C M O SO V 7 6 4 0 为图像传感器来采集实际图像，利用U S B 2 0 总线 接口
2、技术和O p e n C V 计算机视觉库，以V i s u a lC + + 6 0 作为开发平台设计了基于 C M O S 的视频采集及边缘检测系统。论文主要在以下几个方面傲了研究和开发 工作： ( 1 ) 通过研究彩色C M O S 图像传感器O V 7 6 4 0 的技术文档，对其同步时 序信号做了充分的分析，提出和设计了与U S B 2 0 芯片接口的方案。该接口方案 不仅具有较高的可扩展性及重用性，而且具有连接简单的优点。 ( 2 ) 根据O m n i V i s i o n 系列图像传感器芯片的S C C B 的总线标准，研究和 设计了与U S B 2 0 芯片1 2 C 总线
3、的控制接口模块，通过该模块发送特定的命令可 以动态地改变C M O S 寄存器的参数值。 ( 3 )以U S B 2 0 芯片C Y 7 C 6 8 0 1 3 为核心，设计了基于S l a v eF I F O 模式的 高速视频数据采集系统。该系统数据采集速度可达1 8 3 B S ，完全能够满足 C M 0 s 视频数据实时高速采集的需求。 ( 4 ) 介绍了C y p r e s sC Y A P I 函数库的整体框架、调用方法以及驱动程序 的开发。采用V i s u a lC + + 6 0 作为开发平台编写实时视频显示软件，该软件可以 将U S B 2 0 数据采集系统传输过来的数据
4、还原成实际的彩色视频图像，还可以通 过用户界面上提供的软件控制模块动态地设置和控制U S B 和C M O S 芯片的寄存 器参数值及工作状态等。 ( 5 ) 提出了一种基于数学形态学的多尺度边缘跟踪的算法，该算法在抑 制噪声的同时能够有效地检测出图像的边缘。基于O p c n C V 计算机视觉库编写 了视频图像边缘检测的软件。 关键字：C M O S ，U S B 2 0 ，O p e n C V ，视频采集，边缘检测 武汉理工大学硕士学位论文 A b s 仃a c t C M O Sv i d e oc a p t u r ea n dc d g ed e t e c t i o ns
5、y s t e mc o n s i s t so fC M O Si m a g e f l f f f l s o r ，U S B 2 0d a t aa c q u i s i t i o ns y s t e ma n dP Cd i s p l a y i n g & p r o c e s s i n gs o f t w a r e I t h a sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sc o n v e n i e n c ef o ra p p l i c a t i o n ，s i m p l ed r i v i n gc i
6、r c u i t ， h i g ht r a n s m m i t i o ns p e e da n dg r e a td e n s i t yo fi n t e g r a t i o n A sar e s u l t ，i t Sw i d e l y u s e di nr o b o tv i s i o n ，c h a r a c t e rr e c o g n i t i o n ， m e d i c a li m a g ep r o c e s s i n ga n do b j e c t e x t r a c t i o ni nr e m o t
7、es e n s i n gi m a g e s T h i sp a p e rh a sd e s i g n e dar e a l t i m ev i d e oc a p t u r ea n de d g ed e t e c t i o ns y s t e m b a s e do nc o l o rC M O Ss e n s o rb yu s i n gU S B 2 0i n t e r f a c et e c h n o l o g ya sw e l l 簦 O p e I l C Vc o m p u t e rv i s i o nl i b r a r
8、 ya n dV i s u a lC + + 6 0p r o g r a m m i n gp l a t f o r m R e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tw o r ki n v o l v e di n t h i sp a p e rC a nb ec o n c l u d e da st h e f o l l o w i n ga s p e c t s ： ( 1 ) T h r o u 曲s t u d i n gt h er e f e r e n c et e c h n i q u ed a t a s h to fc
9、 o l o rC M O Ss e n s o r O V 7 6 4 0a n ds u f f i c i e n ta n a l y s i si ns y n c h r o n i z et i m i n gs i g n a l s ，t h i sp a p e rh a s p m p o s e d a n dd e s i g n e das c h e m ei n t e r f a c i n gw i t hU S B 2 0c h i p T h i si n t e r f a c es c h e m e n o to n l yh a sh i g h
10、 l ye x p a n d a b i l i t ya n dr e u s a b i l i t yb u ta l s oh a st h ea d v a n t a g eo f s i m p l e c o n n e c t i o n ( 2 ) A e e o d i n gt ot h eS C C Bb u ss t a n d a r do fO m n i v i s i o ni m a g es e n s o r ， a n i n t e r f a c em o d u l ew h i c hc o m m u n i e a t e sw i t
11、 hU S B 2 01 2 Cb u sh a sb e e nr e s e a r c h e da n d d e s i g n e d B ys e n d i n gd e f i n i t ec o n n n a n dt h r o u g ht h i sm o d u l e ，t h er e g i s t e rv a l u eo f C M O Ss e n s o rc o u l db ec h a n g e dd y n a m i c a l l y ( 3 ) B yt a k i n gU S B 2 0c h i pC Y 7 C 6 8 0
12、 1 3a st h ec o l e ，t h i sp a p e rh a sd e s i g n e da K g hs p e e dv i d e od a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nS l a v eF I F Om o d e T l l i sd a t a a c q u i s i t i o ns y s t e mC a nl e a c ht h es p e e do f1 8 3 M B S ， i tC a n f u l l ys a t i s f yt h ed e m a n d o
13、 f C M O Sv i d e os y s t e m ( 4 ) T h i sP a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i cm a i nf l a m eo fC y p r e s sC Y A P If u n c t i o n l i b r a r y 船w e l la si t sc a l l i n gm e t h o da n dd r i v e rd e v e l o p m e n t B ya p p l y i n gV i s u a l C + 十6 0r ar e a l - t i m ev i d e
14、 od i s p l a y i n gs o f t w a r eh a sb e e np r o g r a m m e d T h i ss o f t w a r e C a nr e s t o r et h eU S B 2 0v i d e od a t at oi t so r i g i m ac o l o rf o r m a t M o r eO V e rb yu s i n gi t s c o n t r o l l i n gm o d u l ep r o v i d e db yt h es o R w a r e ， U S e rC a nd y
15、n a m i c a l l ys e tt h e p a r a m e t e r so f t h eC M O S s e n s o ra n dC o n t r o li t sw o r k i n gs t a t u s U 茎堡里三奎兰堡主兰堡丝塞 ( 5 1T h i sp a p e rh a si n t r o d u c e dam u l t i s c a l ee d g et r a c k i n ga p p r o a c hb a s e do n m a t l l e m a t i c a lm o r p h o l o g y ，w
16、 h i l ee l i m i n a t i n gt h en o i s et h i sa l g o r i t h mc a nd e t e c tt h e i m a g ee d g ee f f i c i e n t l y B a s e do nO p c n C Vc o m p u t e r v i s i o nl i b r a r y ，b yu s i n gV i s u a l C + + 6 0a st h ep r o g r a m n f l i n gp l a t f o r m ，v i d e oi m a g ee d g ed e t e c t i o ns o f t w a r eh a s b e e nc o m p i l e d K e yw o r d s ：C M O S ，U S B 2 0 ，O p c n C V ，v i d e oc a p t u r e ，e d g e d e t e
