单片机汇编语言图像处理：从图像采集到显示

# 1. 单片机汇编语言图像处理概述**

单片机汇编语言图像处理是一种利用单片机汇编语言对图像进行处理的技术。它具有实时性强、成本低、功耗小等优点，广泛应用于嵌入式系统中。

单片机汇编语言图像处理主要包括图像采集、图像处理和图像显示三个环节。图像采集是指将图像信号转换成数字信号，图像处理是指对图像进行各种操作以增强图像质量或提取有用信息，图像显示是指将处理后的图像显示在显示设备上。

# 2. 图像采集**

图像采集是图像处理系统的关键步骤，其目的是将光学图像转换为电信号，以便计算机或其他电子设备能够处理和分析。本章节将介绍图像传感器的原理、图像采集电路的设计以及图像采集的采样、量化、存储和传输过程。

## 2.1 图像传感器原理

图像传感器是将光学图像转换为电信号的器件。常见的图像传感器包括CCD（电荷耦合器件）传感器和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。

### 2.1.1 CCD传感器

CCD传感器是一种基于电荷转移原理工作的图像传感器。当光线照射到CCD传感器的感光区域时，光子会激发电子，产生电荷。这些电荷被转移到CCD传感器的输出寄存器，然后逐行读出，转换为电信号。

### 2.1.2 CMOS传感器

CMOS传感器是一种基于金属氧化物半导体（MOS）技术的图像传感器。CMOS传感器中每个像素都包含一个光电二极管和一个放大器。当光线照射到光电二极管时，会产生电荷，然后被放大器放大并转换为电信号。

## 2.2 图像采集电路设计

图像采集电路负责将图像传感器输出的电信号进行采样、量化、存储和传输。

### 2.2.1 采样与量化

采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。采样率决定了图像的分辨率，采样率越高，图像的分辨率就越高。

量化是将采样后的模拟信号转换为数字信号的过程。量化位数决定了图像的灰度级，量化位数越高，图像的灰度级就越多。

### 2.2.2 存储与传输

采样和量化后的图像数据需要存储在缓冲器或存储器中，以便后续处理或传输。图像数据传输可以通过串行接口（如SPI、I2C）或并行接口（如DVP）进行。

**代码块：**

// 图像采集初始化
void image_capture_init() {
    // 设置采样率
    ADC_SetSampleRate(1000000);

    // 设置量化位数
    ADC_SetQuantizationBits(8);

    // 设置缓冲区大小
    ADC_SetBufferSize(1024);

    // 设置传输接口
    ADC_SetTransferInterface(SPI);
}

**逻辑分析：**

这段代码初始化了图像采集电路，设置了采样率、量化位数、缓冲区大小和传输接口。

**参数说明：**

* `ADC_SetSampleRate()`：设置采样率，单位为赫兹。
* `ADC_SetQuantizationBits()`：设置量化位数，范围为1-16。
* `ADC_SetBufferSize()`：设置缓冲区大小，单位为字节。
* `ADC_SetTransferInterface()`：设置传输接口，可以是SPI、I2C或并行接口。

# 3. 图像处理算法

### 3.1 图像增强

图像增强是图像处理中基本且重要的步骤，其目的是改善图像的视觉效果，使其更适合后续处理或分析。图像增强算法主要分为两类：灰度变换和直方图均衡化。

#### 3.1.1 灰度变换

灰度变换是一种通过改变图像像素灰度值来增强图像对比度和亮度的技术。常见的灰度变换方法包括：

- **线性变换：**对图像中每个像素的灰度值进行线性映射，公式为：`g(x, y) = a * f(x, y) + b`，其中`f(x, y)`为原始图像像素灰度值，`g(x, y)`为变换后的灰度值，`a`和`b`为变换参数。
- **非线性变换：**对图像中每个像素的灰度值进行非线性映射，例如对数变换、幂律变换和分段线性变换。

**代码块：**

import cv2
import numpy as np

# 原始图像
image = cv2.imread('image.jpg')

# 线性变换
a = 1.2
b = 10
image_linear