基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

② 計(jì)算質(zhì)心橫坐標(biāo)。

③ 計(jì)算質(zhì)心縱坐標(biāo)。

④ 識(shí)別物體的形狀。根據(jù)得到的每行跟蹤點(diǎn)的長度，以及同一行中有幾段符合要求的連續(xù)跟蹤點(diǎn)，可以得知物體從攝像頭角度看到的形狀。特別是在檢測(cè)平面上線條時(shí)，可以識(shí)別是否有分支，這一點(diǎn)是幀處理模式無法做到的。
需要指出的是，行處理模式雖然會(huì)得到關(guān)于跟蹤目標(biāo)的更多信息，但是每行處理的方式增大了處理器的負(fù)擔(dān)，處理速度也沒有幀處理快。

4 提高系統(tǒng)的工作速率

目前，系統(tǒng)工作在幀處理模式下的工作速率是25幀/s，作為系統(tǒng)功能的驗(yàn)證，這里采用的算法是顏色跟蹤。如果僅做純粹的圖像采集，而不做圖像處理，那么系統(tǒng)可以達(dá)到OV6620的最高工作速率，即60幀/s。而在圖像處理方面，不同的圖像處理程序效率對(duì)系統(tǒng)的工作頻率有較大的影響。下面給出在通用ARM處理器下提高程序效率的幾個(gè)建議：

① 內(nèi)嵌（inline）可通過刪除子函數(shù)調(diào)用的開銷來提高性能。如果函數(shù)在別的模塊中不被調(diào)用，一個(gè)好的建議是用static標(biāo)識(shí)函數(shù)；否則，編譯器將在內(nèi)嵌譯碼里把該函數(shù)編譯成非內(nèi)嵌的。

② 在ARM系統(tǒng)中，函數(shù)調(diào)用過程中參數(shù)個(gè)數(shù)≤4時(shí)，通過R0~R3傳遞；參數(shù)個(gè)數(shù)>4時(shí)，通過壓棧方式傳遞（需要額外的指令和慢速的存儲(chǔ)器操作）。通常限制參數(shù)的個(gè)數(shù)，使它為4或更少。如果不可避免，則把常用的前4個(gè)參數(shù)放在R0~R3中。

③ 在for（）， while（） do…while（）的循環(huán)中，用“減到0”代替“加到某個(gè)值”。比如：
for （loop = 1; loop = total; loop++） //ADD和CMP
替換為：for （loop = total; loop ！= 0; loop--） //SUBS
第1種方式比較需要2條指令A(yù)DD和CMP，而第2種方式只需一條指令SUBS。

④ ARM核不含除法硬件，除法通常用一個(gè)運(yùn)行庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行需要很多個(gè)周期。一些除法操作在編譯時(shí)作為特例來處理，例如除以2的操作用左移代替余數(shù)的操作符“%”，通常使用模算法。如果這個(gè)值的模不是2的n次冪，則將花費(fèi)大量的時(shí)間和代碼空間避免這種情況的發(fā)生。具體辦法是使用if（）作狀態(tài)檢查。

比如，count的范圍是0~59：
count = （count+1） % 60;
用下面語句代替：
if （++count >= 60）
count = 0;

⑤ 避免使用大的局部結(jié)構(gòu)體或數(shù)組，可以考慮用malloc/free代替。

⑥ 避免使用遞歸。

結(jié)語

本文介紹了一種基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)顏色跟蹤。在硬件設(shè)計(jì)上，圖像采集和圖像處理分離，更利于系統(tǒng)功能的升級(jí)。而視覺處理算法更注重處理的效率和實(shí)時(shí)性，同時(shí)根據(jù)不同的需要有兩種模式可供選擇。最后給出了提高程序效率的一些建議和方法。與基于PC機(jī)的視覺系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)功耗低、體積小，適合應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人等領(lǐng)域。