基于树莓派的嵌入式图像采集系统设计(2)

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3.1 树莓派的激活8

3.1.1 操作系统的移植8

3.1.2 编译环境的搭建9

3.1.3 开发环境的搭建11

3.1.4 小结11

3.2 摄像头的调试12

3.3 图像采集的代码实现13

3.3.1 Open device14

3.3.2 获取设备的capability15

3.3.3 设置视频制式和帧格式15

3.3.4 V4L2驱动申请帧缓冲方式15

3.3.5 initial mmap17

3.3.6 循环采样17

3.3.7 图像数据预处理17

3.3.8 停止采样并释放内存空间17

3.3.9小结17

3.4图像数据再处理18

3.4.1 YUV格式18

3.4.2 RGB格式19

3.4.3 YUV格式与RGB格式的转换21

3.5本章小结22

4 系统性能测试24

4.1 系统说明24

4.2 帧率测试24

4.2.1 帧率测试方法24

4.2.2 测试结果24

4.3采样结果检测25

4.3.1 YUV数据的采集成果25

4.3.2 图片格式转换结果的检测25

4.4本章总结25

结论27

致谢29

参考文献30

1 绪论

1.1 研究背景

视觉图像是人类获取外界信息最重要的渠道，在例如监控，安防，视频会议，医疗器具中图像采集系统都有着广泛的用途。

现在常见的图像采集系统需要借助PC机和专门的图像采集卡，由于PC机强大的运算处理能力，该模式的图像采集系统得以广泛使用，但正因目前PC机体积较大，造价昂贵，使得该系统的使用存在很大的局限性。因此，设计一款不必依靠PC机的，便携的，且能满足普通工业生产需求的图像采集系统就尤为重要。

树莓派基金会在2012年组织研发了一款卡片式的电脑，其外形只有普通信用卡大小且拥有PC机的基本功能，这种仅有卡片尺寸的计算机被命名为“树莓派” （Raspberry Pi）。树莓派是一款基于ARM II的开发板，内置的GPU支持1080p高清视频解码，最初开发树莓派的动机只是用于教育。树莓派分为A/B两个版本，可提供以太网、USB、HDMI等多种接口。树莓派采用定制的基于Linux的操作系统并采用基于Python语言的开发环境，同时也支持C、Java等语言，可用于编程开发。树莓派的处理器时钟频率默认在700MHZ，但1G以上的频率一般也能正常工作[1]。

本文将充分利用树莓派突出的尺寸优势和处理能力，开发出一款由树莓派代替PC机的图像采集系统，以达到灵活便携并能基本满足各种生产需求的目标。