傳統(tǒng)的彩色圖像傳遞系統(tǒng)，需要在圖像中添加彩色的像素點(diǎn)，需要通過(guò)大量的圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，并且通常需要一定的時(shí)間，將圖像傳回信息中心后再進(jìn)行處理。如果圖像中的像素點(diǎn)太多，將會(huì)造成設(shè)備損壞或無(wú)法正常使用；同時(shí)在整個(gè)過(guò)程中，將會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間。如果圖像中只有像素點(diǎn)，則不需要使用大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行處理，從而節(jié)省了人力和物力。彩色圖像傳遞系統(tǒng)采用了獨(dú)特的硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想來(lái)滿(mǎn)足各種要求，因此在許多方面能夠滿(mǎn)足圖像傳遞需要，并且可以在短時(shí)間內(nèi)獲得所需要的圖像信息。在過(guò)去，彩色圖像傳遞系統(tǒng)主要采用 DRAM (數(shù)字存貯存儲(chǔ)器）方式完成傳讀與傳輸工作，然而這種方式存在很多缺點(diǎn)：首先是由于需要使用大量存儲(chǔ)設(shè)備和大量傳輸數(shù)據(jù)資源來(lái)完成傳讀工作；其次由于設(shè)計(jì)人員在處理時(shí)采用了各種“非標(biāo)準(zhǔn)”工具，所以設(shè)備會(huì)變得笨重、不靈活；第三是由于設(shè)備體積過(guò)大或需要更換零件，在傳輸過(guò)程中將耗費(fèi)較多時(shí)間。同時(shí)由于圖像傳遞系統(tǒng)主要工作人員在操作時(shí)都處于半封閉狀態(tài)，因此在正常使用情況下難以做到實(shí)時(shí)更新信息等。彩色圖像傳遞系統(tǒng)還存在很多缺點(diǎn)和不足之處:1.它只采用單機(jī)模式進(jìn)行傳輸;2.無(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連續(xù)傳輸;3.不能進(jìn)行無(wú)源信息的識(shí)別。

一般情況下，該系統(tǒng)應(yīng)采用可編程邏輯控制器(PLC)進(jìn)行控制，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。PLC主要由存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)、存儲(chǔ)器控制器以及電源模塊等組成。其中存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)讀取所要傳輸?shù)膱D像，鍵盤(pán)和電源模塊負(fù)責(zé)將圖像轉(zhuǎn)換為文字或數(shù)字信息并通過(guò)鍵盤(pán)存儲(chǔ)在硬盤(pán)上。其中存儲(chǔ)器控制器負(fù)責(zé)將圖像存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器中。在彩色圖像傳遞系統(tǒng)中還可以通過(guò)使用不同的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備之間的通訊以及數(shù)據(jù)交換。例如在該彩動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)中就采用了兩種接口模式: PND接口和 TI接口。其中 PND接口可以接受來(lái)自 PC機(jī)的任何命令并通過(guò)時(shí)鐘反饋至 LED屏上; TI接口可以接受來(lái)自 PC機(jī)（一般不包括 PC機(jī)）或其他 PC機(jī)發(fā)送的信息并通過(guò)時(shí)鐘反饋至 LED屏上（如圖3所示); TI接口還可以接受來(lái)自 PC機(jī)或其它 PC機(jī)讀取回來(lái)的信息并經(jīng)過(guò)時(shí)鐘反饋至 LED屏上（如圖4所示）。

圖像采集電路主要由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)字解碼模塊、視頻輸出端以及圖像采集模塊等組成。由于圖像采集技術(shù)是以高速進(jìn)行傳輸而無(wú)需復(fù)雜的存儲(chǔ)程序，因此只需要通過(guò)比較器來(lái)選擇是否將圖像轉(zhuǎn)換為文字或者數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖像輸入單元主要包括了16位和32位 ADC及其控制邏輯模塊以及 PND。其中8位 ADC使用MFL157DFP1與AVA1之間的采樣速率為1 KB/s的同步采樣線接口相連，兩條同步采樣線分別連接到4路采集管腳（每個(gè)通道有兩個(gè)寄存器）上。通過(guò)選擇采樣速率，程序可以選擇最優(yōu)速率和最小采樣率。ADC在執(zhí)行 I/O任務(wù)時(shí)會(huì)根據(jù)不同的測(cè)量速率改變采集管腳之間的時(shí)鐘同步，從而使不同的 PND與不同的 ADC之間產(chǎn)生較好的同步能力，從而保證在同一時(shí)間內(nèi)輸出不同波形中各個(gè)點(diǎn)的亮度與對(duì)比度相同或相似，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。而本彩動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)采用一種較新型的圖像采集方式——基于 FPGA的采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(Multi-flow Consortium Gate Code,簡(jiǎn)稱(chēng) CDCs)。該采樣電路主要是通過(guò)模擬電路和數(shù)字電路采集圖像，然后將圖像轉(zhuǎn)換為文字或數(shù)字信息進(jìn)行傳遞。

該系統(tǒng)除了視頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理功能外，還必須提供視頻編解碼功能。具體來(lái)講，它需要一個(gè)由八個(gè)音頻電路、三個(gè)數(shù)字音頻電路、一個(gè)視頻編碼器和一個(gè)解碼器組成的硬件電路，該硬件芯片采用 SONY公司的 ARM架構(gòu)，其中四塊存儲(chǔ)芯片中由四塊核心音頻設(shè)備組成。當(dāng)采用視頻流時(shí)，該數(shù)字音頻電路通過(guò)三個(gè)數(shù)字音頻設(shè)備組成: A、 B、 C。其中 A與 B之間的連接構(gòu)成一個(gè)串行通訊方式; C和 D則負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過(guò) USB存儲(chǔ)軟件直接讀取。這兩個(gè)芯片分別用于編碼和解碼時(shí)的數(shù)據(jù)傳送。在實(shí)現(xiàn)了數(shù)字音頻編碼功能后還需要處理壓縮信號(hào)。其中圖像采集芯片主要負(fù)責(zé)發(fā)送圖像信息至計(jì)算機(jī)的輸入端；解碼芯片則負(fù)責(zé)解碼視頻信號(hào)至計(jì)算機(jī)的輸出端。因?yàn)楫?dāng)需要從計(jì)算機(jī)傳輸視頻時(shí)都要進(jìn)行解碼，因此該系統(tǒng)應(yīng)配備一套先進(jìn)的 DSP模塊用以處理壓縮信號(hào)。

一般情況下，彩色圖像傳遞系統(tǒng)都會(huì)采用液晶顯示屏來(lái)顯示信息。通常情況下，液晶顯示屏可以用來(lái)顯示圖像以及數(shù)字的顏色。當(dāng)液晶顯示屏被用來(lái)顯示信息時(shí)，則可以將信息轉(zhuǎn)換為文字，這樣就可以顯示出圖像了；當(dāng)液晶顯示屏被用來(lái)顯示信息時(shí)，則可以將圖像顯示在液晶顯示屏中。此外，隨著電子產(chǎn)品的普及和發(fā)展，目前很多的顯示屏都具有多色顯示功能。例如顯示器上的一種顏色顯示功能叫做“Display”(HDR),它可以根據(jù)需要提供紅色、綠色等色彩模式，使用戶(hù)在任何環(huán)境中都能獲得滿(mǎn)意的色彩顯示效果。另外采用 HDR技術(shù)也可以提高圖像處理的速度和質(zhì)量。在該彩動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)中，由于顯示器本身具有高速存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)等功能，所以只需要采用該顯示器來(lái)設(shè)置屏幕的顯示方式就可以了。

該系統(tǒng)采用4位時(shí)鐘開(kāi)關(guān)作為時(shí)鐘傳輸模塊。其電路主要由時(shí)鐘開(kāi)關(guān)和DC-DC變換電路組成。其中時(shí)鐘開(kāi)關(guān)是一種可進(jìn)行時(shí)間和頻率測(cè)量的開(kāi)關(guān)。其頻率測(cè)量原理是：用電流開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)量頻率參數(shù)的變化是符合邏輯的，在此基礎(chǔ)上可以使用電流的乘積來(lái)確定電壓及頻率是否滿(mǎn)足使用需要。同時(shí)，不同的信號(hào)電流與電壓大小還會(huì)對(duì)時(shí)鐘電路中的延遲時(shí)間產(chǎn)生影響。因此為保證時(shí)鐘的測(cè)量精度需要采用較小的電平。因此，這也是一般采用差分輸入方式進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量的原因之一。

通過(guò)輸入輸出設(shè)備將圖像輸出到服務(wù)器。服務(wù)器提供的圖像包括了分辨率和幀率等指標(biāo)，以供用戶(hù)選擇合適的應(yīng)用環(huán)境來(lái)使用，從而保證系統(tǒng)性能。輸入輸出的內(nèi)容通常包括 RGB值、濾波器及控制信號(hào)等。在輸出中，輸入設(shè)備會(huì)接受到信號(hào)，然后根據(jù)其性質(zhì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，生成信號(hào)并傳送到服務(wù)器。當(dāng)系統(tǒng)中圖像大小發(fā)生變化時(shí)，會(huì)重新進(jìn)行傳碼通信。對(duì)于一些需要移動(dòng)、校正和識(shí)別的圖像信息應(yīng)采用基于計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)進(jìn)行傳輸。與傳統(tǒng)的圖像獲取方式相比，計(jì)算機(jī)圖形識(shí)別技術(shù)具有高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)。為了保證計(jì)算機(jī)圖形識(shí)別程序可以正常運(yùn)行，系統(tǒng)中還需要提供一種自動(dòng)校正功能從而提高系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)效率和讀取結(jié)果精確度；此外當(dāng)計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)和自動(dòng)校正技術(shù)相結(jié)合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)低成本、快速、有效地檢測(cè)和校正圖像數(shù)據(jù)的目的。

對(duì)于自動(dòng)校正，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的主要方法有光柵校正、傅立葉校正以及差分模糊控制技術(shù)等。光柵校正的優(yōu)點(diǎn)是快速并且不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。同時(shí)其缺點(diǎn)是成本較高，在圖像質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合難以適用。傅立葉校正和差分模糊控制方法都可以對(duì)輸入圖像進(jìn)行校正，但是在應(yīng)用場(chǎng)景上具有局限性。由于兩種方法在識(shí)別精度方面有一定差別，因此在實(shí)際應(yīng)用上二者也存在一定的差異。傅立葉校正是對(duì)輸入圖像進(jìn)行二值化處理，利用傅立葉變換來(lái)獲得所需的位置。相對(duì)于光柵校正來(lái)說(shuō)，傅立葉校正更易于應(yīng)用于場(chǎng)景更大，因此其效率較高，而且價(jià)格較低。

圖1為圖像傳遞系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖，通過(guò) MCU控制計(jì)算機(jī)屏幕上的畫(huà)面與服務(wù)器中的圖像進(jìn)行對(duì)比，判斷圖像是否正常。本系統(tǒng)使用了低功耗的X86芯片，其中主控芯片采用了 Zynq公司研發(fā)的AX8212系列處理器，芯片主頻為40 MHz。該處理器提供了5通道并行存儲(chǔ)器以及16通道高速并行 DSP芯片。AX8212的工作頻率為200 MHz,每秒鐘有8對(duì)數(shù)字信號(hào)以1000 MHz頻率進(jìn)行傳送并保持良好的信號(hào)時(shí)序。TI公司的S3C12TL模塊提供了8通道高速并行 DSP架構(gòu)，支持2路DDR3內(nèi)存,32通道高速并行 DSP,1個(gè)可編程 A/D控制器,1個(gè)可編程內(nèi)存控制器以及一個(gè)可擴(kuò)展內(nèi)存控制器(SDRAM)。TI公司提供了 SRAM存儲(chǔ)器,2個(gè)32 KB B型 RAM存儲(chǔ)器及4個(gè)2 K NAND型 DRAM存儲(chǔ)器及4個(gè)可編程外接 I/O存儲(chǔ)器控制器。本系統(tǒng)中還通過(guò) LCD顯示屏顯示實(shí)時(shí)畫(huà)面。通過(guò)軟件處理可以實(shí)時(shí)識(shí)別、記錄、傳輸動(dòng)態(tài)視覺(jué)圖像，并在圖像中對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行識(shí)別與修正，完成對(duì)設(shè)備自動(dòng)校正作業(yè)，可快速地進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與校正；也可以將當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成當(dāng)前視頻數(shù)據(jù)；還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理等[6],實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互方式下靜態(tài)圖像信息獲取與管理過(guò)程無(wú)紙化和低成本化.該系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性和可行性。

當(dāng)計(jì)算機(jī)圖形識(shí)別系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致傳輸圖像中出現(xiàn)不符合設(shè)定值的變化。因此需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使圖像傳輸過(guò)程可以正常運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，服務(wù)器將根據(jù)傳輸給輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)值的變化情況，來(lái)對(duì)圖像輸出進(jìn)行調(diào)整。一般來(lái)講，當(dāng)計(jì)算機(jī)圖形識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改。根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)人員使用的情況，系統(tǒng)需要滿(mǎn)足一定的控制條件。如果在系統(tǒng)中需要修改圖像中的參數(shù)或更改程序，則需要在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的修改。例如，如果在傳輸中需要將圖像進(jìn)行調(diào)整，則需要在文件中為文件設(shè)置特定參數(shù)，并將參數(shù)設(shè)置到文件的指定位置；如果需要對(duì)文件進(jìn)行修改，則需要修改相應(yīng)文件的描述接口，并將修改所需的時(shí)間設(shè)置為相應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)；例如，通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)校正，在校正時(shí)將需要調(diào)整該值并用相應(yīng)的時(shí)間范圍內(nèi)調(diào)整算法將其校正到指定位置。當(dāng)用戶(hù)決定對(duì)圖像進(jìn)行更新或是更改輸出算法時(shí)，則需要對(duì)這些修改作出相應(yīng)改動(dòng)：將初始化算法寫(xiě)入指定字符串；將指定字符串寫(xiě)入數(shù)據(jù)中；將需要更改后圖像與用戶(hù)進(jìn)行相關(guān)修改以及輸入修改等。

顯示屏幕尺寸主要包括4個(gè)部分:1.屏幕分辨率:2.顯示分辨率:3.顯示的窗口大小:4.顯示信息的類(lèi)型:4.顯示畫(huà)面：顯示內(nèi)容的方式一般分為4種：直放式、側(cè)放式和環(huán)放式4種.根據(jù)不同的應(yīng)用需要可以把屏幕分為單獨(dú)的液晶顯示器。由于液晶顯示器具有比 LED顯示屏幕更低的功耗，因此使用較多。液晶顯示器還可以通過(guò)改變液晶顯示屏發(fā)光部分亮度來(lái)控制液晶顯示器的溫度參數(shù)，在很大程度上提高了其工作性能。目前液晶顯示器顯示像素已經(jīng)超過(guò)了5000萬(wàn)。這種以液晶面板為顯示設(shè)備的系統(tǒng)在尺寸上比 LED顯示屏幕小很多，但是卻能讓更多的設(shè)備得到廣泛使用。同時(shí)由于顯示器屏幕是在高強(qiáng)度的平板顯示器上工作的，所以在抗沖擊測(cè)試上也比 LED顯示屏幕要好很多。采用不同的屏體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行不同功能的屏幕也很重要。

1、高對(duì)比度：

由于液晶屏幕的動(dòng)態(tài)范圍很大，因此在顯示畫(huà)面時(shí)要有足夠的對(duì)比度來(lái)保證畫(huà)面顯示的色彩精確度。一般情況下，一個(gè)圖像中只有非常多的點(diǎn)具有高對(duì)比度才能得到較好的畫(huà)面效果。高對(duì)比度有很多方面的好處：首先，高對(duì)比度圖像具有較好且清晰的清晰度。由于圖像像素是多點(diǎn)顯示的點(diǎn)，而高對(duì)比度圖像具有極高的亮度，所以需要有足夠高的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度圖像。高對(duì)比度使圖像顯示效果非常流暢漂亮，所以提高對(duì)比度可以使圖像的色彩精確度更高。其次，高對(duì)比度圖像具有較好的色溫，這樣可以使圖像具有更高的色彩飽和度，從而降低色彩失真問(wèn)題的發(fā)生，提高圖像的動(dòng)態(tài)范圍；同時(shí)也可以減少圖像因暗部色調(diào)而產(chǎn)生的色差，從而避免了對(duì)人眼的損傷及因高對(duì)比度圖像造成的低對(duì)比度問(wèn)題。由于液晶屏幕是在高亮度條件下顯示，因此它對(duì)亮度有著較高要求，其亮度設(shè)置需要采用可調(diào)光方式而不是常規(guī)光源，同時(shí)還要注意亮度調(diào)節(jié)范圍不能太大，以免造成暗部色彩不真實(shí)和圖像失真問(wèn)題在實(shí)際使用中還需要特別注意這些問(wèn)題。而當(dāng)液晶顯示器用于顯示靜態(tài)圖像時(shí)，它要求亮度設(shè)置盡量均勻或接近于零點(diǎn)，這就要求顯示信息中必須包含高對(duì)比度圖案，以保證畫(huà)面色彩更加艷麗絢麗、圖像失真問(wèn)題解決后能達(dá)到高清顯示效果。

2、高亮度：

顯示屏的亮度是由顯示內(nèi)容的多少來(lái)決定的，屏幕的亮度越高，顯示信息越豐富。如果應(yīng)用的場(chǎng)合較小，或者需要一定的亮度范圍的話(huà)，可以采用較高亮度的顯示方式。同時(shí)顯示器為了保證顯示屏亮度的一致性，一般采用2-4個(gè)發(fā)光單元組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)屏來(lái)實(shí)現(xiàn)較高亮度。目前在背光屏領(lǐng)域應(yīng)用最多的是 LCD背光屏。其發(fā)光單元可以是單色光源以及雙色光源也可以是兩種光源并用的組合燈.因此具有較大的發(fā)光范圍和較高的亮度。而為了達(dá)到較高的亮度要求，液晶顯示屏則需要使用多色光器件來(lái)控制，因此具有較高亮度的顯示屏需要有比較高的亮度控制能力。LCD背光屏的最大亮度范圍為250 lm/m2時(shí)可以顯示最多12 GB亮度信號(hào)。另外，為了提高顯示器亮度，液晶顯示屏必須有較高的靈敏度，否則屏幕很難顯示較大亮度，尤其是在亮度和清晰度方面；對(duì)于不同亮度下顯示出來(lái)的圖片顏色深淺不一致等現(xiàn)象將會(huì)影響其質(zhì)量，并且在屏幕上顯示出來(lái)的圖片也會(huì)有明顯暗點(diǎn)和高亮點(diǎn)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響畫(huà)面質(zhì)量。

靜態(tài)圖像傳遞系統(tǒng)