基于FPGA的盲人閱讀器的設計與實現(xiàn).pdf

1、在當今社會中，99％以上的文字信息都是以可視化的紙質資料形式出現(xiàn)的，而盲人及視力障礙人士無法像普通人一樣正常讀書看報，視覺能力的缺失使他們無法以最直觀的方式獲取信息。盲人閱讀器正是一種將可視化印刷品資料轉化為聲音信號，可供視力障礙人群直觀獲取信息的設備，該設備可使其在不借助他人幫助的情況下也能夠方便地獲取普通紙質文字信息?；贔PGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)的系統(tǒng)可充分利用硬件上的

2、特性滿足高速圖像處理的需要，加上使用SOPC(System On aProgrammable Chip，可編程片上系統(tǒng))技術可使設計更加靈活，并實現(xiàn)軟硬件在線編程及更新。
　　本文設計了一個基于FPGA的盲人閱讀器，以Altera公司的DE2開發(fā)板作為硬件平臺，配合以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補氧化金屬半導體)圖像傳感器對紙質印刷體文字資料進行采集，VGA(Vide

3、o Graphic Array，顯示繪圖陣列)顯示器對采集圖像和處理結果進行顯示，當撥動相應的功能開關時，系統(tǒng)將通過音響輸出識別文字內容后的語音信息。
　　整個系統(tǒng)共分為圖像采集、圖像緩存、圖像顯示和文字識別四個模塊。系統(tǒng)采用軟硬件協(xié)同設計方式進行實現(xiàn)，其中圖像采集、圖像緩存和圖像顯示三個模塊用Verilog硬件描述語言進行編寫，文字識別模塊通過搭建SOPC，在NiosⅡ IDE環(huán)境下采用C語言編程處理實現(xiàn)。其中，文字識別模塊是系

4、統(tǒng)的核心，關系到系統(tǒng)的性能。文字圖像處理分為預處理、特征提取和匹配識別。本文討論并分析了各部分算法的選取，在預處理部分采用中值濾波對灰度圖像進行平滑去噪，再使用Otsu算法進行二值化處理，之后經過行字切分和歸一化處理后，應用改進的八鄰域細化算法提取出文字骨架。然后基于該單像素的文字骨架信息，對其包括端點、歧點、拐點及四叉點在內的特征點進行特征提取，并采用一階Minkowski度量，即絕對距離度量，將特征向量與字典中的標準向量進行匹配識別