1、毕业论文文献综述 电子信息工程 嵌入式设备上的摄像头应用开发综述 摘要 ： 摄像头作为一种视频终端 设备， 随着多媒体技术和网络技术的发展将在未来的很长时间内得以更广泛的应用 ， 对摄像头 的应用与开发 就具有很重要的现实意义和研究价值 。 同时随着摄像头技术的提高与应用软件的不断更新，摄像头不再只是用做聊天的工具，其用途越来越多，应用范围也越来越广。本文主要介绍摄像头的工作原理，以及它在各种嵌入式系统中的开发和应用。 关键词： 摄像头；嵌入式 1. 引言 摄像头是一种视频输入设备，被广泛运用于图像视频采集。普通的人也可以 彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将
2、其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。 摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。模拟摄像头可将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。而数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串口、并口或 USB 接口发送给计算机。 摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号， 经过 A/D(模数转换 )转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片 (DSP)中加工处理，再通过 USB 接口传输到 电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。 据 IT 行业硬件发展的 “ 摩尔定律 ” 来看，数字摄像头也同样遵循其发展规律的 ， 相信在未
3、来几年内会发展的很快。从目前市场情况来看，制约摄像头发展的因素主要有以下几个方面的原因： 1、 摄像头市场起步较晚，消费者认知度、接受度较低，所以普及率较低，市场容量增大速度不够快，需要加以一定引导来推动市场消费。 2、 摄像头的实际应用不够广泛，有一定的局限性，目前还是作为一种消费类 产品在销售，消费者只是把它作为视频聊天、制作简单的个人影像集、简单的监视系统等的工具。 3、 现在电脑硬件的限制，如电脑显示卡、显示器的分辨率、 USB 接口速度，就影响高像素摄像的真正普及。 2. 摄像头在嵌入式系统中的应用开发 图像采集系统在工业生产、军事、医学等多个领域得到了广泛的应用。主流的图像采集系统
4、由CCD 摄像头、采集卡和计算机组成，而这类系统往往暴露出结构复杂、成本高、体积大等缺点。近年来，随着嵌入式系统的不断发展，一种新的图像采集系统 -基于嵌入式的图像采集系统得到广泛的关注和研究 1。嵌入 式图像采集系统以其结构简单、成本低、体积小、灵活性好等众多优点有效地克服传统图像采集系统的缺点，具有广阔的发展前景。 2.1 基于 Windows Mobile 嵌入式系统的摄像头的应用开发 Windows Mobile2是基于 Windows CE 内核 的。 Windows CE 是微软为嵌入式设备打造的通用操作系统，是一个开放的、可裁剪的、 32 位的实时嵌入式操作系统。和其他桌面版的操
5、作系统相比，它具有可靠性好、实时性高、内核体积小的特点，所以被广泛应用于各种嵌入式智能设备中，是当今应用增长最多、增长最快的嵌入式 操作系统 3。 文献 4重点探讨了如何在 Windows Mobile 智能设备上设计和实现人脸识别系统 。首先 利用Windows Mobile 的 API 从设备的摄像头获取人脸图像 ，再通过人脸检测算法与人脸图像数据库进行比较，最终实现人脸识别。文献 5通过手持式设备的摄像头采集钢管的横截面图像，对图像进行预处理，并且结合基于 Windows Mobile 嵌入式系统的智能手机平台进行椭圆形钢管识别计数 ，达到对钢管计数的目的。该计数系统在现在的工业生产中有
6、效提高了计数的准确性。文献 6通过分析研究Symbian 手 机操作系统、 WiFi 技术、 Socket 网络编程技术 ， 提出了一种从 Symbian 手机采集摄像头的视频数据并利用 WiFi技术将采集到的数据实时发送到 Windows Mobile 设备上 ， 进而通过 Windows Mobile 设备远程获取图像信息的解决方案。 文献 7描述了构建基于嵌入式系统的三维立体摄像机的方法。 作者 选择的三维立体摄像系统的实施和 Windows CE 设备驱动程序的软件过程嵌入式系统 ，并且介绍了 相机的操作方法 ， 显示由相机和 Windows CE 设备驱动程序实现三维相机拍摄的图像。
7、 2.2 基于 Linux 嵌入式系统的摄像头的应用开发 嵌入式 Linux 是以 Linux 为基础的嵌入式作业系统，它被广泛应用在移动电话、个人数字助理(PDA)、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。摄像头与嵌入式 Linux 的结合使摄像头的开发应用有了更加广阔的空间。 文献 8根据摄像头在视频监控系统中的应用， 利用 Linux 嵌入式系统开发技术与 Internet 技术，根据固定场所使用的特点，提出了一种采 用 USB 摄像头的嵌入式远程视频监控系统实现方案 ， 实现对固定场所的远程视频监控。 文献 9把 Linux 嵌入式系 统与图像采集相结合的理念，研究与开发了一款
8、由 USB 摄像头、嵌入式系统开发板以及 PC 主机三部分组成的嵌入式图像采集系统，达到了视频图像采集和监控的目的。 文献 10介绍 了 在 Linux 系统下通过 USB 摄像头实现视频采集的一种方法 ， 利用 Video4Linux 提供的数据结构、编程接口 ，结 合 USB 摄像头驱动 ， 实现了 Linux 环境下 USB摄像头的视频采集、连续播放的功能 。文献 11介绍了基于 ARM920T 的嵌入式 Linux 下利用 USB摄像头采集图像的硬件、软件设计过程 ， 最终实现了在目标板上图像的采集和显示 。文献 12主要介绍了将 Linux 嵌入式系统与数码相机有机的结合起来，提出一
9、个可以实时操作数码相机或照相手机的 嵌入式图像全景拼接系统 ，使用者可以检查所有由摄像头获取的图像信息的全景结果。 2.3 基于其他嵌入式系统的摄像头的应用开发 摄像头除了在 Windows mobile 和 Linux 嵌入式系统中有广泛的应用 ,在其他嵌入式系统中也有较多应用。如 文献 13从实际的企业需求出发 ， 在实时模型指导下开发了基于 RTSJ(实时 Java 规范 )的 USB 摄像头控制系统。从摄像头采集视频数据，接收用户操作指令拍摄视频，抓取图片，对摄像头的各项属性进行调整 等各方面克服了普通控制系统 不能满足实时性要求 的缺点。文献 14研究了一个 由 USB 摄像头 ，
10、嵌入式计算机系统和 GPRS 模块构成 的 基于嵌入式系统的输电线舞动在线监测系统 。 该监测系统是以嵌入式计算机为载体 ， 以 USB 摄像头采集到的图像数据为基础 ， 实现了基于无线 GPRS 的电力设备的输电线的远程实时在线监测 。 3. 总结 嵌入式系统与多媒体技术的共同发展，促成了二者的有机结合，嵌入式系统产品中对多媒体的应用也越来越多，由于在这些多媒体的应用当中，要求对图片和视频信息的获取显得越来越重要，所以也就促成 了嵌入式系统 和摄像头的结合。 本文主要通过描述各类应用实例，概述了摄像头在几种常见的嵌入式系统中的应用开发。 参考文献 1唐磊 基于 S3C2440 ARM Lin
11、ux 图像采集系统的研究 D 武汉科技大学：控制理论与控制工程 2008. 2Microsoft Windows Mobile EB/OL. http:/ 2010. 3黄晓昆 Windows Mobile 平台木马关键技术的研究与实 现 D中山大学：软件工程 2008. 4董珉 基于 Windows Mobile 嵌入式系统的人脸识别技术研究及应用 D 厦门大学：软件工程 2008 5张晓峰 基于 Windows Mobile 嵌入式系统的图像处理研究及其应用 D 西南交通大学：电气系统控制与信息技术 2010 6文立，唐友喜 基于 Symbian 的远程图像获取系统设计 C 中国西部青年通
12、信学术会议 2007, 467-469. 7Woonchul Ham， Hyunsok Choi Development of 3D Stereoscopic Camera Interface Based on Embedded systemJ WSEAS Transactions on Systems 2007， 6(2 )： 27-31. 8吴琼 采用 USB 摄像头的嵌入式远程视频监控系统的设计 D东南大学：医学电子学 2009 9陈荣涨基于嵌入式 Linux 的视频图像采集实现 D南京理工大学：微电子学与固体电子学 2009. 10黄睿邦，汤荣江，李文亮 Linux 下基于 Video
13、4Linux 的 USB 摄像头视频采 集实现 J现代计算机（专业版）， 2009（ 6）： 182-185. 11王永清，何波，王乾等 Linux 下基于 ARM920T 的 USB 摄像头图像采集 J微计算机信息， 2007，23（ 2）： 176-177. 12 Seong Jong Ha, Hyung Il Koo, Sang Hwa Lee, et al Real-time Embedded Panorama Mosaic System for Digital CameraC. 2008 IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications, 2008, 1- 4. 13王晓飞 基于 RTSJ 的摄像头控制系统的研究与应用 D 大连理工大学：计算机应用技术 2007 14文军，何为，谯小艳 等 基于嵌入式系统的输电线舞动在线监测系统 J 电工电能新技术， 2010，29（ 1）： 71-75
