基于ARM和Linux的字符采集與識別系統(tǒng)

傳統(tǒng)紙質(zhì)讀物的數(shù)字化以及諸如條碼識別等字符識別系統(tǒng)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(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字符識別系統(tǒng)，但是這種識別系統(tǒng)的識別速度受到攝像頭調(diào)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(tǒng)，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(tǒng)，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Li-nux操作系統(tǒng)，使得識別軟件的開發(fā)和擴展可以脫離硬件，大大提高識別系統(tǒng)的通用性。

1 圖像采集模塊
字符識別系統(tǒng)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(tǒng)的硬件核心，圖像采集的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的整體性能。線陣CIS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(zhì)量，必須精確控制運動平臺與CIS之間的工作匹配，本系統(tǒng)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(xié)調(diào)下完成一幅圖像的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存。系統(tǒng)總體結(jié)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(CIS)具有體積小、重量輕、功耗低、結(jié)構緊湊、連接方便以及無阱深等優(yōu)點，在掃描儀等領域被廣泛應用。本系統(tǒng)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個傳感器像素單元，其像素輸出頻率為5 MHz。
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(xiàn)對進紙的檢測，啟動掃描。步進電機控制掃描件換行，配合CIS完成圖像的采集。
(3)信號調(diào)理電路
信號調(diào)理電路完成對CIS輸出模擬信號的差分、放大等，實現(xiàn)降噪和電壓匹配的作用。
(4)高速A／D轉(zhuǎn)換器
由于CIS的像素輸出頻率高于處理器內(nèi)部的A／D轉(zhuǎn)換器，所以本系統(tǒng)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(shù)據(jù)緩存
為了實現(xiàn)ADC和ARM的速度匹配，提高系統(tǒng)工作效率，在ADC與ARM處理器之間加一個FIFO存儲器作為高速數(shù)據(jù)緩存，選用Averlogic公司的1 MB×8 bit的AL4V8M440。
(6)CPLD模塊
實現(xiàn)圖像采集模塊的邏輯控制。為CIS傳感器提供的時鐘信號CP和行轉(zhuǎn)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。本文的CPLD器件采用Ahera公司的EPM7128SLC84-15。
(7)存儲器
本系統(tǒng)采用三星公司的64 MB NAND Flash存儲器K9F1208作為程序和數(shù)據(jù)的存儲單元，采用兩片16位的HY57V561620CT-H(總?cè)萘?4 MB)SDRAM作為系統(tǒng)內(nèi)存，同時作為DMA方式讀取緩存數(shù)據(jù)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。