傳統的彩色圖像傳遞系統，需要在圖像中添加彩色的像素點，需要通過大量的圖像處理軟件對圖像進行處理，并且通常需要一定的時間，將圖像傳回信息中心后再進行處理。如果圖像中的像素點太多，將會造成設備損壞或無法正常使用；同時在整個過程中，將會浪費大量的時間。如果圖像中只有像素點，則不需要使用大量的時間來進行處理，從而節省了人力和物力。彩色圖像傳遞系統采用了獨特的硬件結構和設計思想來滿足各種要求，因此在許多方面能夠滿足圖像傳遞需要，并且可以在短時間內獲得所需要的圖像信息。在過去，彩色圖像傳遞系統主要采用 DRAM (數字存貯存儲器）方式完成傳讀與傳輸工作，然而這種方式存在很多缺點：首先是由于需要使用大量存儲設備和大量傳輸數據資源來完成傳讀工作；其次由于設計人員在處理時采用了各種“非標準”工具，所以設備會變得笨重、不靈活；第三是由于設備體積過大或需要更換零件，在傳輸過程中將耗費較多時間。同時由于圖像傳遞系統主要工作人員在操作時都處于半封閉狀態，因此在正常使用情況下難以做到實時更新信息等。彩色圖像傳遞系統還存在很多缺點和不足之處:1.它只采用單機模式進行傳輸;2.無法實現多點連續傳輸;3.不能進行無源信息的識別。

一般情況下，該系統應采用可編程邏輯控制器(PLC)進行控制，其邏輯結構如圖2所示。PLC主要由存儲器、鍵盤、存儲器控制器以及電源模塊等組成。其中存儲器負責讀取所要傳輸的圖像，鍵盤和電源模塊負責將圖像轉換為文字或數字信息并通過鍵盤存儲在硬盤上。其中存儲器控制器負責將圖像存儲在數字存儲器中。在彩色圖像傳遞系統中還可以通過使用不同的接口來實現與其他設備之間的通訊以及數據交換。例如在該彩動態控制系統中就采用了兩種接口模式: PND接口和 TI接口。其中 PND接口可以接受來自 PC機的任何命令并通過時鐘反饋至 LED屏上; TI接口可以接受來自 PC機（一般不包括 PC機）或其他 PC機發送的信息并通過時鐘反饋至 LED屏上（如圖3所示); TI接口還可以接受來自 PC機或其它 PC機讀取回來的信息并經過時鐘反饋至 LED屏上（如圖4所示）。

圖像采集電路主要由數據存儲模塊、數字解碼模塊、視頻輸出端以及圖像采集模塊等組成。由于圖像采集技術是以高速進行傳輸而無需復雜的存儲程序，因此只需要通過比較器來選擇是否將圖像轉換為文字或者數據點。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（每個通道有兩個寄存器）上。通過選擇采樣速率，程序可以選擇最優速率和最小采樣率。ADC在執行 I/O任務時會根據不同的測量速率改變采集管腳之間的時鐘同步，從而使不同的 PND與不同的 ADC之間產生較好的同步能力，從而保證在同一時間內輸出不同波形中各個點的亮度與對比度相同或相似，進而確保數據采集的準確性。而本彩動態控制系統采用一種較新型的圖像采集方式——基于 FPGA的采樣數據轉換器(Multi-flow Consortium Gate Code,簡稱 CDCs)。該采樣電路主要是通過模擬電路和數字電路采集圖像，然后將圖像轉換為文字或數字信息進行傳遞。

該系統除了視頻信號和數字信號處理功能外，還必須提供視頻編解碼功能。具體來講，它需要一個由八個音頻電路、三個數字音頻電路、一個視頻編碼器和一個解碼器組成的硬件電路，該硬件芯片采用 SONY公司的 ARM架構，其中四塊存儲芯片中由四塊核心音頻設備組成。當采用視頻流時，該數字音頻電路通過三個數字音頻設備組成: A、 B、 C。其中 A與 B之間的連接構成一個串行通訊方式; C和 D則負責將數據通過 USB存儲軟件直接讀取。這兩個芯片分別用于編碼和解碼時的數據傳送。在實現了數字音頻編碼功能后還需要處理壓縮信號。其中圖像采集芯片主要負責發送圖像信息至計算機的輸入端；解碼芯片則負責解碼視頻信號至計算機的輸出端。因為當需要從計算機傳輸視頻時都要進行解碼，因此該系統應配備一套先進的 DSP模塊用以處理壓縮信號。

一般情況下，彩色圖像傳遞系統都會采用液晶顯示屏來顯示信息。通常情況下，液晶顯示屏可以用來顯示圖像以及數字的顏色。當液晶顯示屏被用來顯示信息時，則可以將信息轉換為文字，這樣就可以顯示出圖像了；當液晶顯示屏被用來顯示信息時，則可以將圖像顯示在液晶顯示屏中。此外，隨著電子產品的普及和發展，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),它可以根據需要提供紅色、綠色等色彩模式，使用戶在任何環境中都能獲得滿意的色彩顯示效果。另外采用 HDR技術也可以提高圖像處理的速度和質量。在該彩動態控制系統中，由于顯示器本身具有高速存儲和傳輸數據等功能，所以只需要采用該顯示器來設置屏幕的顯示方式就可以了。

該系統采用4位時鐘開關作為時鐘傳輸模塊。其電路主要由時鐘開關和DC-DC變換電路組成。其中時鐘開關是一種可進行時間和頻率測量的開關。其頻率測量原理是：用電流開關來測量頻率參數的變化是符合邏輯的，在此基礎上可以使用電流的乘積來確定電壓及頻率是否滿足使用需要。同時，不同的信號電流與電壓大小還會對時鐘電路中的延遲時間產生影響。因此為保證時鐘的測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行時鐘信號測量的原因之一。

通過輸入輸出設備將圖像輸出到服務器。服務器提供的圖像包括了分辨率和幀率等指標，以供用戶選擇合適的應用環境來使用，從而保證系統性能。輸入輸出的內容通常包括 RGB值、濾波器及控制信號等。在輸出中，輸入設備會接受到信號，然后根據其性質對信號進行處理，生成信號并傳送到服務器。當系統中圖像大小發生變化時，會重新進行傳碼通信。對于一些需要移動、校正和識別的圖像信息應采用基于計算機圖形處理技術進行傳輸。與傳統的圖像獲取方式相比，計算機圖形識別技術具有高分辨率、高動態范圍等特點。為了保證計算機圖形識別程序可以正常運行，系統中還需要提供一種自動校正功能從而提高系統讀取數據效率和讀取結果精確度；此外當計算機圖形處理技術和自動校正技術相結合時，可實現低成本、快速、有效地檢測和校正圖像數據的目的。

對于自動校正，當前國內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等。光柵校正的優點是快速并且不會對系統的性能產生影響。同時其缺點是成本較高，在圖像質量要求較高的場合難以適用。傅立葉校正和差分模糊控制方法都可以對輸入圖像進行校正，但是在應用場景上具有局限性。由于兩種方法在識別精度方面有一定差別，因此在實際應用上二者也存在一定的差異。傅立葉校正是對輸入圖像進行二值化處理，利用傅立葉變換來獲得所需的位置。相對于光柵校正來說，傅立葉校正更易于應用于場景更大，因此其效率較高，而且價格較低。

圖1為圖像傳遞系統的硬件設計圖，通過 MCU控制計算機屏幕上的畫面與服務器中的圖像進行對比，判斷圖像是否正常。本系統使用了低功耗的X86芯片，其中主控芯片采用了 Zynq公司研發的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對數字信號以1000 MHz頻率進行傳送并保持良好的信號時序。TI公司的S3C12TL模塊提供了8通道高速并行 DSP架構，支持2路DDR3內存,32通道高速并行 DSP,1個可編程 A/D控制器,1個可編程內存控制器以及一個可擴展內存控制器(SDRAM)。TI公司提供了 SRAM存儲器,2個32 KB B型 RAM存儲器及4個2 K NAND型 DRAM存儲器及4個可編程外接 I/O存儲器控制器。本系統中還通過 LCD顯示屏顯示實時畫面。通過軟件處理可以實時識別、記錄、傳輸動態視覺圖像，并在圖像中對識別結果進行識別與修正，完成對設備自動校正作業，可快速地進行實時檢測與校正；也可以將當前圖像數據自動轉換成當前視頻數據；還可以對數據進行存儲和管理等[6],實現了人機交互方式下靜態圖像信息獲取與管理過程無紙化和低成本化.該系統具有較好的實用性和可行性。

當計算機圖形識別系統出現故障時，會導致傳輸圖像中出現不符合設定值的變化。因此需要對系統進行控制，使圖像傳輸過程可以正常運行。在運行過程中，服務器將根據傳輸給輸入設備的數據值的變化情況，來對圖像輸出進行調整。一般來講，當計算機圖形識別系統無法正常運行時，需要對系統進行修改。根據軟件開發人員使用的情況，系統需要滿足一定的控制條件。如果在系統中需要修改圖像中的參數或更改程序，則需要在數據傳輸過程中對其進行相應的修改。例如，如果在傳輸中需要將圖像進行調整，則需要在文件中為文件設置特定參數，并將參數設置到文件的指定位置；如果需要對文件進行修改，則需要修改相應文件的描述接口，并將修改所需的時間設置為相應時間范圍內；例如，通過對圖像數據進行自動校正，在校正時將需要調整該值并用相應的時間范圍內調整算法將其校正到指定位置。當用戶決定對圖像進行更新或是更改輸出算法時，則需要對這些修改作出相應改動：將初始化算法寫入指定字符串；將指定字符串寫入數據中；將需要更改后圖像與用戶進行相關修改以及輸入修改等。

顯示屏幕尺寸主要包括4個部分:1.屏幕分辨率:2.顯示分辨率:3.顯示的窗口大小:4.顯示信息的類型:4.顯示畫面：顯示內容的方式一般分為4種：直放式、側放式和環放式4種.根據不同的應用需要可以把屏幕分為單獨的液晶顯示器。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改變液晶顯示屏發光部分亮度來控制液晶顯示器的溫度參數，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超過了5000萬。這種以液晶面板為顯示設備的系統在尺寸上比 LED顯示屏幕小很多，但是卻能讓更多的設備得到廣泛使用。同時由于顯示器屏幕是在高強度的平板顯示器上工作的，所以在抗沖擊測試上也比 LED顯示屏幕要好很多。采用不同的屏體結構設計來進行不同功能的屏幕也很重要。

1、高對比度：

由于液晶屏幕的動態范圍很大，因此在顯示畫面時要有足夠的對比度來保證畫面顯示的色彩精確度。一般情況下，一個圖像中只有非常多的點具有高對比度才能得到較好的畫面效果。高對比度有很多方面的好處：首先，高對比度圖像具有較好且清晰的清晰度。由于圖像像素是多點顯示的點，而高對比度圖像具有極高的亮度，所以需要有足夠高的亮度來實現高對比度圖像。高對比度使圖像顯示效果非常流暢漂亮，所以提高對比度可以使圖像的色彩精確度更高。其次，高對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題的發生，提高圖像的動態范圍；同時也可以減少圖像因暗部色調而產生的色差，從而避免了對人眼的損傷及因高對比度圖像造成的低對比度問題。由于液晶屏幕是在高亮度條件下顯示，因此它對亮度有著較高要求，其亮度設置需要采用可調光方式而不是常規光源，同時還要注意亮度調節范圍不能太大，以免造成暗部色彩不真實和圖像失真問題在實際使用中還需要特別注意這些問題。而當液晶顯示器用于顯示靜態圖像時，它要求亮度設置盡量均勻或接近于零點，這就要求顯示信息中必須包含高對比度圖案，以保證畫面色彩更加艷麗絢麗、圖像失真問題解決后能達到高清顯示效果。

2、高亮度：

顯示屏的亮度是由顯示內容的多少來決定的，屏幕的亮度越高，顯示信息越豐富。如果應用的場合較小，或者需要一定的亮度范圍的話，可以采用較高亮度的顯示方式。同時顯示器為了保證顯示屏亮度的一致性，一般采用2-4個發光單元組成的復合結構屏來實現較高亮度。目前在背光屏領域應用最多的是 LCD背光屏。其發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.因此具有較大的發光范圍和較高的亮度。而為了達到較高的亮度要求，液晶顯示屏則需要使用多色光器件來控制，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時可以顯示最多12 GB亮度信號。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；對于不同亮度下顯示出來的圖片顏色深淺不一致等現象將會影響其質量，并且在屏幕上顯示出來的圖片也會有明顯暗點和高亮點等現象，嚴重影響畫面質量。

靜態圖像傳遞系統