第5期 梁义辉，等：一种面向无线图像传输的视觉平台 ·609. 信号的处理2大模块组成，可以根据应用场景对采 表1数字摄像头参数 集到的图像进行必要处理。本文所设计的无线图传 Table 1 Digital camera parameters 视觉平台主要包括硬件系统、软件系统以及可以进 主要特性 参数 行图像处理的OpenCV开发环境，能够完成图像信 输出格式 MJPEG、YUYV 号的采集、数据的压缩与无线传输、数据信号的解压 输出接口 USB 还原和图像处理等任务，其整体框架及信号的流向 视角 90度 如图1所示。该平台在Liux环境下开发，可以实 分辨率(30fps/60ps) 1280×720/640×480 现图像的无线传输，且基于OpenCV的图像处理环 传感器类型 CMOS 境可以根据实际需要调用具体的处理方法，完成对 远程图像的实时处理，为机器视觉的应用提供了便 尺寸 30mm×25mm 利的开发平台。 信 实地场景 图像 信号 标准化格式 采集 压 图像信号 集 终端接收 可无线传 信号 Wi-Fi传输 输信号 信号传输 (a)摄像头 (b)摄像头传感器及连线 图2数字摄像头实物图 /图像A 7信号 信号后处理 Fig.2 Digital camera 2.2图像信号的传输 信号传输模块实现将采集到的图像信号通 过无线的方式，传送到可以进行图像处理的接收 图1视觉系统的整体框架及信号流图 Fig.1 The framework of visual system and the signal flow 端。本文选用了基于Wi-Fi(wireless--fidelity)的无 线传输方式。Wi-Fi网络是由访问节点(access 2视觉平台的设计与实现 point,AP)和结构站点(station)组成的无线网络， 具有传输速度高、通信距离长以及兼容性好等优 2.1图像信号的采集 点。在本文的数字图像传输中，Wi-Fi的传输速 信号采集模块主要负责采集实时场景，并将图 度可以保证高清图像的实时性，同时，它作为传 像信号转变为光电信号，从而将物体的可视化图像 统的有线局域网络的延伸，可以方便地将网络中 和特征转化为能被计算机处理的数字化信息[。 的设备连接起来。因此任何一台连接到此网络 图像采集模块需要满足能够及时、准确地采集清晰 上的设备都可以访问该网络上开放的资源，其工 图像的要求，并且将图像信息以一定的数据格式输 作原理相当于一个局域网的拓扑。无线局域网 出。本文采用数字相机来实现图像信号的采集，信 络的拓扑结构如图3所示。 号采集模块配备高清CMOS摄像头，主要参数见表 以太网 1。该摄像头模块具有体积小、接口友好及可调焦等 优点，如图2所示。摄像头模块将采集后的图像数 路由器 路由器 据压缩为MJPEG格式，MPEG(motion JPEG)是在 JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术，它只单独 地对每一帧图像进行压缩，每一帧都分别使用PEG 6自88 格式编码，而基本不考虑视频流中不同帧之间的变 摄像头信号发射 其他主机或设备 化，得到的视频图像清晰度高且较好地保留了图像 图3无线视频网络拓扑图 的有效信息。本文中将拍摄到的连续图像源源不断 Fig.3 Wireless video network topology 地发送到信号传输链路中，在接收端就可以获得连 图像信号的传输链路包括信号发送和信号接收 续的图像数据，然后根据PEG格式解压复原，从而 2个部分，传输过程如图4所示。本文中信号发送 实现连续图像的传输。 部分使用CHD-T5Wi-Fi模块，模块使用MPS24KE信号的处理 ２ 大模块组成，可以根据应用场景对采 集到的图像进行必要处理。 本文所设计的无线图传 视觉平台主要包括硬件系统、软件系统以及可以进 行图像处理的 ＯｐｅｎＣＶ 开发环境，能够完成图像信 号的采集、数据的压缩与无线传输、数据信号的解压 还原和图像处理等任务，其整体框架及信号的流向 如图 １ 所示。 该平台在 Ｌｉｎｕｘ 环境下开发，可以实 现图像的无线传输，且基于 ＯｐｅｎＣＶ 的图像处理环 境可以根据实际需要调用具体的处理方法，完成对 远程图像的实时处理，为机器视觉的应用提供了便 利的开发平台。 图 １ 视觉系统的整体框架及信号流图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｖｉｓｕａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｆｌｏｗ ２ 视觉平台的设计与实现 ２．１ 图像信号的采集 信号采集模块主要负责采集实时场景，并将图 像信号转变为光电信号，从而将物体的可视化图像 和特征转化为能被计算机处理的数字化信息［４］ 。 图像采集模块需要满足能够及时、准确地采集清晰 图像的要求，并且将图像信息以一定的数据格式输 出。 本文采用数字相机来实现图像信号的采集，信 号采集模块配备高清 ＣＭＯＳ 摄像头，主要参数见表 １。 该摄像头模块具有体积小、接口友好及可调焦等 优点，如图 ２ 所示。 摄像头模块将采集后的图像数 据压缩为 ＭＪＰＥＧ 格式，ＭＪＰＥＧ（ｍｏｔｉｏｎ ＪＰＥＧ） 是在 ＪＰＥＧ 基础发展起来的动态图像压缩技术，它只单独 地对每一帧图像进行压缩，每一帧都分别使用 ＪＰＥＧ 格式编码，而基本不考虑视频流中不同帧之间的变 化，得到的视频图像清晰度高且较好地保留了图像 的有效信息。 本文中将拍摄到的连续图像源源不断 地发送到信号传输链路中，在接收端就可以获得连 续的图像数据，然后根据 ＪＰＥＧ 格式解压复原，从而 实现连续图像的传输。 表 １ 数字摄像头参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｍｅｒａ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 主要特性 参数 输出格式 ＭＪＰＥＧ、ＹＵＹＶ 输出接口 ＵＳＢ 视角 ９０ 度 分辨率（３０ ｆｐｓ ／ ６０ ｆｐｓ） １ ２８０×７２０ ／ ６４０×４８０ 传感器类型 ＣＭＯＳ 尺寸 ３０ ｍｍ×２５ ｍｍ （ａ）摄像头 （ｂ）摄像头传感器及连线 图 ２ 数字摄像头实物图 Ｆｉｇ．２ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｍｅｒａ ２．２ 图像信号的传输 信号传输模块实现将采集到的图像信号通 过无线的方式，传送到可以进行图像处理的接收 端。 本文选用了基于 Ｗｉ⁃Ｆｉ（ ｗｉｒｅｌｅｓｓ⁃ｆｉｄｅｌｉｔｙ）的无 线传 输 方 式。 Ｗｉ⁃Ｆｉ 网 络 是 由 访 问 节 点 （ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ，ＡＰ）和结构站点（ ｓｔａｔｉｏｎ） 组成的无线网络， 具有传输速度高、通信距离长以及兼容性好等优 点。 在本文的数字图像传输中，Ｗｉ⁃Ｆｉ 的传输速 度可以保证高清图像的实时性，同时，它作为传 统的有线局域网络的延伸，可以方便地将网络中 的设备连接起来。 因此任何一台连接到此网络 上的设备都可以访问该网络上开放的资源，其工 作原理相当于一个局域网的拓扑。 无线局域网 络的拓扑结构如图 ３ 所示。 图 ３ 无线视频网络拓扑图 Ｆｉｇ．３ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｖｉｄｅｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏｐｏｌｏｇｙ 图像信号的传输链路包括信号发送和信号接收 ２ 个部分，传输过程如图 ４ 所示。 本文中信号发送 部分使用 ＣＨＤ⁃Ｔ５ Ｗｉ⁃Ｆｉ 模块，模块使用 ＭＩＰＳ２４ＫＥ 第 ５ 期 梁义辉，等：一种面向无线图像传输的视觉平台 ·６０９·