基于Nios II的雙網傳真機系統(tǒng)的研究與開發(fā)
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2.1 雙網數字傳真機系統(tǒng)硬件設計
本文設計的雙網數字傳真機以Altera Nios II軟核為處理器、CIS掃描器件、電機、TPH打印器件、CIS、電機、TPH打印驅動板、Alter EP1C20開發(fā)板、Modem為硬件平臺，通過Altera的FPGA實現硬件電路模塊，主要需要實現的電路模塊有A/D采樣控制邏輯模塊、圖像二值化處理模塊、MH[3]編碼模塊、MH譯碼模塊、掃描、打印、電機時序驅動邏輯模塊。
(1)A/D采樣控制邏輯模塊
通過CIS掃描器件把原稿的光信號轉化為電信號，將CIS掃描器件獲得的模擬電信號通過A/D轉換器件轉化為8 bit的數字信號輸入圖像處理二值化模塊。A/D采樣控制邏輯完成A/D器件的時序驅動。
(2)圖像二值化處理模塊
本模塊輸入數據為A/D轉化后的每像素8 bit數據，根據掃描原有文本、灰度圖像、圖文并茂3種類型自動判別選用不同的算法，進行偽灰度處理，即根據抖動表(Dither)進行二值化處理，得到人眼感覺有層次(灰度變化)的二值圖像，即半色調圖像(Halftone)?；叶戎祱D像轉化為二值圖像的算法原理是：通過實際的中間色調信號與存儲在ROM中的閾值信號比較形成二值圖像信號。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/151770.htm
一般傳真機采用的抖動表數據是8×8的Bayes矩陣，在實驗中采用該方法處理得到的效果并不理想，圖像對比度不是很強烈，整體效果較暗。因此作者根據FPGA硬件處理的特性，采用16×16的抖動矩陣對傳真圖像進行處理。采用該方法適應了FPGA 芯片擁有豐富寄存器資源的特點，用來存儲改進抖動表，在不影響處理速度的情況下，明顯改進圖像的處理效果，提高圖像對比度，圖像效果比較接近原圖。從得出的效果圖可以明顯看出，改進方案比原有Bayer抖動表做抖動的圖像對比度要好得多，代價為增加了一千多位寄存器。從而較好地解決了對圖像二值化處理中對比度不強的問題。
(3)編碼模塊
將二值化后的圖像數據經一維MH編碼后交付通信模塊使用。MH編碼是一維改進的Huffman編碼，是ITU-T T.4[4]標準中的一部分，ITU-T T.4標準的全稱是三類傳真機終端文檔傳輸標準。MH編碼具有效率高、容易擴展等特點。三類傳真機一般都實現了一維MH編碼和譯碼，有的也實現了二維MR編碼，本文用硬件電路實現一維MH編碼。對于二值信源來說，一幅傳真圖像是由掃描線上的像素組成的。而每一掃描線又總是由一些黑像素和白像素組成。將連續(xù)發(fā)生的黑像素為連‘1’，白像素為連‘0’，也稱為黑游程和白游程。連‘1’的個數稱為黑游程的長度，連‘0’的個數稱為白游程的長度。黑白游程交替出現。針對游程編碼，哈夫曼MH碼元很好地解決了傳真信源的壓縮問題，是T.30協議中規(guī)定的編碼方式之一。實現時通過讀取像素信息存儲FIFO判斷是黑游程還是白游程。當發(fā)生了黑白游程切換時，根據黑白游程計數形成碼表訪問地址，根據地址查找碼表得到對應的編碼碼元。MHC編碼硬件模塊圖如圖3所示。
該編碼數據將封裝在T30協議中進行傳輸，T30協議規(guī)定的每樣張的數據傳輸格式如圖4所示。其中EOL為End Of Line，即行同步碼，格式為000000000001。同步碼是緊跟在每一行掃描線之后的特殊碼字，它在有效數據中不可能出現，因而在突發(fā)錯誤之后能重新建立同步。特殊地，每頁文件的第一個數據之前也設置一個EOL。
填充碼fill的作用是保證每掃描線，即每一行的數據傳輸時間不小于某一規(guī)定時間T，T為發(fā)送一行編碼數據所用的最小時間，ITU-T T.4標準建議中規(guī)定T=20 ms，不足20 ms時間應加入填充碼，其格式為長度不一的全“0”串。RTC為返回控制碼，其格式為6個連發(fā)的EOL碼，表示一頁文件碼的傳輸結束。
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