·610 智能系统学报 第11卷 内核，主控芯片采用雷凌科技的RT5350F,无线速率 MC Flash存储空间，视觉系统硬件平台的主要特性 达到150Mbps,如图5(a)所示。集成的发送模块 见表2，其功能模块及接口如图6所示。 支持UVC标准摄像头，可将USB接口中的数据发 表2图像处理板主要特性参数 送到无线链路中，从而使得网络中的其他设备可以 Table 2 Image processing board parameter 根据需要来访问图像数据。发送模块有2种工作模 主要特性 参数 式：AP模式和STA模式，既可作为热点，也可作为 终端连接到路由器。使用AP模式时，模块相当于 尺寸 100mm×72mm×20mm 是一个小型路由器，其他终端接收设备可以通过授 CPU Freescale i.MX6Q(四核)Cortex-Ag 权接入到该模块。使用STA模式工作时，模块作为 一个终端通过搜索热点信号，授权后连入已经搭建 功耗 <4W(5V-800mA.开机峰值) 好的无线网络中。在同一个网络中的其他主机和终 USB OTG 1路USB0TG2.0下载接口 端设备都可以访问模块的网络数据，从而将图像信 号传到其他的设备上。 LCD接口 接口40P的FPC接口 2路USB、15路可中断I0口、1路2C 图像发射模块 Wi-Fi 集成采集+发射) 接收摸块 信号提取进一步处理 可扩展接口 总线、2路CAN总线、3路串口、1路 与复原 SPI、1路SDIO、2路PWM 图4Wi-Fi链路信号流图 Ethernet 电源接口 Fig.4 The signal flow of Wi-Fi link GDMI USB接口 信号接收部分是插接在图像处理板上的USB 无线网卡，经过配置后可以通过无线网络连接图像 双路LVDS USB_OTG 发送模块，从而实现图像信号的接收。图像接收模 块使用的是EDUP的迷你USB无线网卡，该模块采 调试串口 VGA接口 用Realtek8188cus芯片，使用802.11n标准无线传 SATA接口 输技术，传输速率高达150Mbps,轻巧隐形工艺设 计，模块尺寸只有18mm×14mm×6mm,如图5(b) 扩展接口LMX6Q 所示。 LCD接口 天线接口 图6图像处理功能模块示意图 Fig.6 Image processing board module schematic 工作指示灯 操作系统的选用原则是：稳定性高、开发方便」 USB摄像头接口 易操作以及方便升级等。结合本系统平台的设计要 求，选择Linux作为本平台的操作系统。嵌人式 Linux系统是对Linux发行版的系统进行适当裁剪 (a)信号发送端(b)信号接收端 后，可以运行在嵌入式处理器上的系统，由一个内核 图5图像信号传输模块 Fig.5 Video signal transmission module 及一些根据需要进行定制的系统模块组成，保留了 多任务、多进程的系统特征[s。嵌入式系统的一 2.3数字图像的处理 般开发流程如图7所示。智能视觉平台选用了 2.3.1图像处理的平台环境搭建 Liux发行版的Ubuntu系统，支持×86/x64、ARM和 图像信号处理模块主要包括信号处理硬件平 PPC架构。 台、嵌入式Linux操作系统以及OpenCV开发环境。 系统硬件平台的选用原则是：处理器计算能力有适 选择合适的 获得系统源原码 根据实际 裁剪后的 系统版本 需求裁剪 系统源码 量冗余、系统架构升级方便、集成度高以及接口友好 等。本文选用了基于ARM架构的卡片式电脑平 测试 系统烧写 嵌入式系 编译 台。该平台采用的是的飞思卡尔(Freescale)的四核 统文件 Cortex--A9架构的i.MX6Quad主控芯片，芯片为 图7嵌入式操作系统开发流程 1.2GHz主频，平台具备2 GB DDR3内存和8GBEM- Fig.7 The development flow of embedded system内核，主控芯片采用雷凌科技的 ＲＴ５３５０Ｆ，无线速率 达到 １５０ Ｍｂｐｓ，如图 ５（ ａ） 所示。 集成的发送模块 支持 ＵＶＣ 标准摄像头，可将 ＵＳＢ 接口中的数据发 送到无线链路中，从而使得网络中的其他设备可以 根据需要来访问图像数据。 发送模块有 ２ 种工作模 式：ＡＰ 模式和 ＳＴＡ 模式，既可作为热点，也可作为 终端连接到路由器。 使用 ＡＰ 模式时，模块相当于 是一个小型路由器，其他终端接收设备可以通过授 权接入到该模块。 使用 ＳＴＡ 模式工作时，模块作为 一个终端通过搜索热点信号，授权后连入已经搭建 好的无线网络中。 在同一个网络中的其他主机和终 端设备都可以访问模块的网络数据，从而将图像信 号传到其他的设备上。 图 ４ Ｗｉ⁃Ｆｉ 链路信号流图 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｆｌｏｗ ｏｆ Ｗｉ⁃Ｆｉ ｌｉｎｋ 信号接收部分是插接在图像处理板上的 ＵＳＢ 无线网卡，经过配置后可以通过无线网络连接图像 发送模块，从而实现图像信号的接收。 图像接收模 块使用的是 ＥＤＵＰ 的迷你 ＵＳＢ 无线网卡，该模块采 用 Ｒｅａｌｔｅｋ ８１８８ｃｕｓ 芯片，使用 ８０２．１１ ｎ 标准无线传 输技术，传输速率高达 １５０ Ｍｂｐｓ，轻巧隐形工艺设 计，模块尺寸只有 １８ ｍｍ×１４ ｍｍ×６ ｍｍ，如图 ５（ｂ） 所示。 （ａ）信号发送端 （ｂ）信号接收端 图 ５ 图像信号传输模块 Ｆｉｇ．５ Ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ２．３ 数字图像的处理 ２．３．１ 图像处理的平台环境搭建 图像信号处理模块主要包括信号处理硬件平 台、嵌入式 Ｌｉｎｕｘ 操作系统以及 ＯｐｅｎＣＶ 开发环境。 系统硬件平台的选用原则是：处理器计算能力有适 量冗余、系统架构升级方便、集成度高以及接口友好 等。 本文选用了基于 ＡＲＭ 架构的卡片式电脑平 台。 该平台采用的是的飞思卡尔（Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ）的四核 Ｃｏｒｔｅｘ⁃Ａ９ 架 构 的 ｉ． ＭＸ６Ｑｕａｄ 主 控 芯 片， 芯 片 为 １．２ ＧＨｚ主频，平台具备 ２ＧＢ ＤＤＲ３ 内存和 ８ＧＢ ＥＭ⁃ ＭＣ Ｆｌａｓｈ 存储空间，视觉系统硬件平台的主要特性 见表 ２，其功能模块及接口如图 ６ 所示。 表 ２ 图像处理板主要特性参数 Ｔａｂｌｅ ２ Ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｏａｒｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ 主要特性 参数 尺寸 １００ｍｍ×７２ｍｍ×２０ ｍｍ ＣＰＵ Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ ｉ．ＭＸ６Ｑ（四核） Ｃｏｒｔｅｘ⁃Ａ９ 功耗 ＜４Ｗ（５Ｖ⁃８００ｍＡ，开机峰值） ＵＳＢ ＯＴＧ １ 路 ＵＳＢ＿ＯＴＧ ２．０ 下载接口 ＬＣＤ 接口 接口 ４０Ｐ 的 ＦＰＣ 接口 可扩展接口 ２ 路 ＵＳＢ、１５ 路可中断 ＩＯ 口、１ 路 Ｉ２Ｃ 总线、２ 路 ＣＡＮ 总线、３ 路串口、１ 路 ＳＰＩ、１ 路 ＳＤＩＯ、２ 路 ＰＷＭ 图 ６ 图像处理功能模块示意图 Ｆｉｇ．６ Ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｏａｒｄ ｍｏｄｕｌｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ 操作系统的选用原则是：稳定性高、开发方便、 易操作以及方便升级等。 结合本系统平台的设计要 求，选择 Ｌｉｎｕｘ 作为本平台的操作系统。 嵌入式 Ｌｉｎｕｘ 系统是对 Ｌｉｎｕｘ 发行版的系统进行适当裁剪 后，可以运行在嵌入式处理器上的系统，由一个内核 及一些根据需要进行定制的系统模块组成，保留了 多任务、多进程的系统特征［５⁃７］ 。 嵌入式系统的一 般开发流程如图 ７ 所示。 智能视觉平台选用了 Ｌｉｎｕｘ 发行版的 Ｕｂｕｎｔｕ 系统，支持×８６ ／ ×６４、ＡＲＭ 和 ＰＰＣ 架构。 图 ７ 嵌入式操作系统开发流程 Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｌｏｗ ｏｆ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ·６１０· 智 能 系 统 学 报 第 １１ 卷