基于A(yíng)RM和Linux的字符采集與識別系統

傳統紙質(zhì)讀物的數字化以及諸如條碼識別等字符識別系統都離不開(kāi)圖像的讀入與識別，然而目前廣泛使用的字符識別設備將這兩部分獨立開(kāi)，即由圖像讀入設備(如掃描儀)和安裝于計算機上的識別軟件構成，但這樣的設備構成離不開(kāi)安裝識別軟件的計算機，造成成本上升和使用不便。隨著(zhù)電子產(chǎn)品的普及，具有攝像功能的電子產(chǎn)品及其上的識別軟件也可以構成一個(gè)字符識別系統，但是這種識別系統的識別速度受到攝像頭調焦的限制，難以廣泛應用。文中提出的便攜式字符采集和識別系統，其硬件平臺是基于接觸式圖像傳感器(CIS)與ARM9處理器S3C2410，軟件平臺是基于嵌入式Linux系統，可以克服以上兩種設備的缺點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足方便性和快速性的要求。另一方面，由于設備基于Li-nux操作系統，使得識別軟件的開(kāi)發(fā)和擴展可以脫離硬件，大大提高識別系統的通用性。

1 圖像采集模塊
字符識別系統主要由圖像采集模塊和圖像處理模塊組成，其中圖像采集模塊是整個(gè)系統的硬件核心，圖像采集的質(zhì)量直接影響系統的整體性能。線(xiàn)陣CIS每次掃描得到一行像素值，配合運動(dòng)平臺的縱向運動(dòng)可以完成一幅二維圖像的掃描。為保證圖像采集的質(zhì)量，必須精確控制運動(dòng)平臺與CIS之間的工作匹配，本系統以CPLD作為圖像采集模塊的控制核心，CIS傳感器、步進(jìn)電機、ADC以及高速緩存FIFO在CPLD的控制協(xié)調下完成一幅圖像的采集、模數轉換和數據緩存。系統總體結構框圖如圖1所示。

1.1 硬件平臺
(1)ARM處理器
采用三星公司的ARM9系列S3C2410A作為處理器，工作頻率可達203 MHz，片上資源豐富，可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求，為圖像處理提供運行平臺并配合CPLD完成圖像采集模塊的邏輯和讀寫(xiě)控制。
(2)圖像傳感器及運動(dòng)平臺
接觸式圖像傳感器(CIS)具有體積小、重量輕、功耗低、結構緊湊、連接方便以及無(wú)阱深等優(yōu)點(diǎn)，在掃描儀等領(lǐng)域被廣泛應用。本系統采用SV643C10型CIS，其物理分辨率600 dpi(23．6 dot／mm)，有效掃描寬度29．2 mm，共688個(gè)傳感器像素單元，其像素輸出頻率為5 MHz。
運動(dòng)平臺由步進(jìn)電機和光電傳感器等組成，光電傳感器實(shí)現對進(jìn)紙的檢測，啟動(dòng)掃描。步進(jìn)電機控制掃描件換行，配合CIS完成圖像的采集。
(3)信號調理電路
信號調理電路完成對CIS輸出模擬信號的差分、放大等，實(shí)現降噪和電壓匹配的作用。
(4)高速A／D轉換器
由于CIS的像素輸出頻率高于處理器內部的A／D轉換器，所以本系統采用高速的外部ADC器件TLC5540，其最大采樣率40 MB·s-1，擁有8位分辨率。
(5)數據緩存
為了實(shí)現ADC和ARM的速度匹配，提高系統工作效率，在A(yíng)DC與ARM處理器之間加一個(gè)FIFO存儲器作為高速數據緩存，選用Averlogic公司的1 MB×8 bit的AL4V8M440。
(6)CPLD模塊
實(shí)現圖像采集模塊的邏輯控制。為CIS傳感器提供的時(shí)鐘信號CP和行轉移信號SP。為ADC提供采集時(shí)鐘，為FIFO提供讀寫(xiě)控制和寫(xiě)時(shí)鐘等。本文的CPLD器件采用Ahera公司的EPM7128SLC84-15。
(7)存儲器
本系統采用三星公司的64 MB NAND Flash存儲器K9F1208作為程序和數據的存儲單元，采用兩片16位的HY57V561620CT-H(總容量64 MB)SDRAM作為系統內存，同時(shí)作為DMA方式讀取緩存數據的目的存儲器。其中Flash存儲器存儲空間分配情況如圖2所示。