基于ARM 和Linux的字符采集與識別系統

摘要：提出了一種針對嵌入式系統的字符識別方法。介紹了一種基于ARM9處理器和嵌入式L inux 的字符圖像采集與識別系統。該系統采用嵌入式L inux操作系統, 圖像預處理和字符識別的軟件開發可以脫離硬件。通過開發不同的識別軟件, 系統可應用于名片識別、二維條碼識別、紙幣序列號識別等多種字符識別的場合, 提高了通用性。

　　傳統紙質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, 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安裝識別軟件的計算機, 造成成本上升和使用不便。隨著電子產品的普及, 具有攝像功能的電子產品及其上的識別軟件也可以構成一個字符識別系統, 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( C IS) 與ARM9處理器S3C2410,軟件平臺是基于嵌入式L inux 系統, 可以克服以上兩種設備的缺點, 同時滿足方便性和快速性的要求。另一方面, 由于設備基于L inux 操作系統, 使得識別軟件的開發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系統的硬件核心,圖像采集的質量直接影響系統的整體性能。線陣C IS每次掃描得到一行像素值, 配合運動平臺的縱向運動可以完成一幅二維圖像的掃描。為保證圖像采集的質量, 必須精確控制運動平臺與C IS 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、步進電機、ADC 以及高速緩存FIFO 在CPLD的控制協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。

圖1系統結構框圖。

　　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203MH z, 片上資源豐富, 可以滿足實時性要求, 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控制。

　　( 2)圖像傳感器及運動平臺。

　　接觸式圖像傳感器( C IS) 具有體積小、重量輕、功耗低、結構緊湊、連接方便以及無阱深等優點, 在掃描儀等領域被廣泛應用。本系統采用SV643C10型C IS, 其物理分辨率600 dpi( 236 do t /mm ) , 有效掃描寬度292mm, 共688個傳感器像素單元, 其像素輸出頻率為5MH z。

　　運動平臺由步進電機和光電傳感器等組成, 光電傳感器實現對進紙的檢測, 啟動掃描。步進電機控制掃描件換行, 配合C IS完成圖像的采集。

　　( 3)信號調理電路。

　　信號調理電路完成對C IS 輸出模擬信號的差分、放大等, 實現降噪和電壓匹配的作用。

　　( 4)高速A /D轉換器。

　　由于C IS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。

　　為了實現ADC 和ARM 的速度匹配, 提高系統工作效率, 在ADC 與ARM 處理器之間加一個F IFO 存儲器作為高速數據緩存, 選用Averlog ic公司的1 MB8 bit的AL4V8M 440。

　　( 6) CPLD模塊。

　　實現圖像采集模塊的邏輯控制。為C IS傳感器提供的時鐘信號CP 和行轉移信號SP。為ADC 提供采集時鐘, 為FIFO 提供讀寫控制和寫時鐘等。