基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統設計

② 計算質心橫坐標。

③ 計算質心縱坐標。

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

4 提高系統的工作速率

目前，系統工作在幀處理模式下的工作速率是25幀/s，作為系統功能的驗證，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，那么系統可以達到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系統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建議：

① 內嵌（inline）可通過刪除子函數調用的開銷來提高性能。如果函數在別的模塊中不被調用，一個好的建議是用static標識函數；否則，編譯器將在內嵌譯碼里把該函數編譯成非內嵌的。

② 在ARM系統中，函數調用過程中參數個數≤4時，通過R0~R3傳遞；參數個數>4時，通過壓棧方式傳遞（需要額外的指令和慢速的存儲器操作）。通常限制參數的個數，使它為4或更少。如果不可避免，則把常用的前4個參數放在R0~R3中。

③ 在for（）， while（） do…while（）的循環中，用“減到0”代替“加到某個值”。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ADD和CMP，而第2種方式只需一條指令SUBS。

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

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構體或數組，可以考慮用malloc/free代替。

⑥ 避免使用遞歸。

結語

本文介紹了一種基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統，可以實現顏色跟蹤。在硬件設計上，圖像采集和圖像處理分離，更利于系統功能的升級。而視覺處理算法更注重處理的效率和實時性，同時根據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機的視覺系統相比，該系統功耗低、體積小，適合應用于移動機器人等領域。