移动机器人系统机器视觉单元设计开题报告(5)
2. 图像线性运算：线性系统、傅里叶变换
3. 噪声抑制：均值滤波、高斯平滑滤波器、中值滤波、边缘保持滤波
七、 移动机器人机器视觉单元的基本结构
机器视觉系统一般以计算机为中心，主要由视觉传感器、高速图像采集系统、专用图像处理系统等模块组成，如图所示。
（1）视觉传感器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图像传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。它的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。图像传感器可以使用激光扫描器、线阵和面阵电荷耦合器（charge coupled device，CCD）摄像机，也可以使用最新出现的数字摄像机等。尤其是线阵和面阵CCD摄像机，它们在计算机视觉的发展和应用中发挥着至关重要的作用。随着半导体集成技术和超大规模微细加工技术的发展，面阵CCD摄像机不仅商品化，而且具有高分辨率和高工作速度。另外，它所具有的二文特性、高灵敏度、可靠性好、几何畸变小无图像滞后、图像漂移等优点，使其成为计算机视觉中非常适合的图像传感器。光投射器可以作为普通照明光源、半导体激光器、红外激光器等，它的主要功能是参与形成被分析的物体图像的特征。其他辅助设备为传感器提供电源、控制接口等功能。
进入20世纪90年代后，为满足对小型化、低功耗和低成本成像系统消费需求的增加，出现了几种新的固体图像传感技术，其中最引人注目且最有发展潜力的是采用标准互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）半导体工艺生产的图像传感器，即COMS图像传感器。可以预计，COMS图像传感器以其独特的优点在计算机视觉系统中将具有广泛的应用前景。
（2）高速图像采集系统。高速图像采集系统是又由专用视频解码器、图像缓冲器和控制接口电路组成的。它的主要功能是实时地将视觉传感器获取的模拟视频信号转换为数字图像信号，并将图像直接传送给计算机进行显示和处理，或者将数字图像传送给专用图像处理系统进行视觉信号的实施前端处理。随着专用视频解码器芯片和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）芯片的出现，目前大多数高速图像采集系统由少数几个芯片就可以完成。图像采集系统与计算机的接口采用工业标准总线，如ISA总线、VME总线、PCI总线等，使得图像采集系统到计算机的实时图像数据传输成为可能。
（3）专用图像处理系统。装用图像处理系统是计算机的辅助处理器，主要采用专用集成芯片（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、FPGA等设计的全硬件处理器。它可以实时高速地完成各种低级图像处理算法，减轻计算机的处理负荷，提高整个视觉系统的速度。专用图像处理系统与计算机之间的通信可以采用标准总线接口、串行通信总线接口、网络通信等方式、随着各种硬件处理系统的出现，如基于FPGA的超级计算机、实时低级图像处理系统等，为机器视觉系统的实时实现提供有利的条件。
（4）计算机。计算机是整个机器视觉系统的核心，它除了控制整个系统的各个模块的正常运行外，还承担着视觉系统的最后结果运算和输出工作。由图像采集系统输出的数字图像可以直接传送到计算机，由计算机采用纯软件方式完成所有的图像处理和其他运算。如果纯软件处理能满足视觉系统的要求，专用硬件处理系统就不出现在机器视觉系统中。这样，一个实用机器视觉系统的结构、性能、处理时间、价格等都可以根据具体应用而定，因此比较灵活。
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