随着时代的发展,数字图像的采集和处理在科学研究、工农业生产、医疗卫生和公共安全等领域得到越来越广泛的应用,而这些工作的完成都依赖于一个高速的数据采集系统。同时,数字图像采集也是进行图像处理、压缩、识别的基础。因此,数字图像采集系统的研制有着重要的现实意义和应用价值。目前的图像采集系统大都通过计算机接口将数据传输到计算机中,借助计算机的高运算速度和大存储容量完成图像采集工作。传统的计算机接口在处理图像数据传输时存在成本高、使用不便等问题,需要选用新的传输接口来代替。在数字图像处理领域,边缘检测一直是一个研究的热点与难点。由于边缘检测存在经典的“两难”问题,因此,尽管许多专家、学者投入了大量时间和精力进行研究,但始终未能圆满解决。在此背景下,本文提出了一种基于USB2.0接口的图像采集及处理系统设计方案。该系统以面阵CCD图像传感器为数据采集源,并包含数据传输模块、实时显示模块、边缘检测模块和图像存储模块。总的来说,本文主要在以下几个方面做了研究和开发工作:(1)概述了CCD图像传感器和数据采集系统的发展以及图像边缘检测技术的研究现状。在此基础上,提出本系统的整体架构和设计方案。(2)简要介绍了与本系统开发密切相关的USB协议体系中的一些重要概念,包括USB传输类型、USB描述符、USB设备请求。在分析面阵CCD信号处理芯片输出的同步时序信号和USB2.0接口芯片CY7C68013A的性能特点的基础上,开发了Slave FIFO模式的USB固件程序。(3)研究了Windows平台下驱动程序模型WDM,分析了该模型的层次结构与组成,并按照USB设备驱动程序的开发流程设计了CY7C68013A的专用驱动。(4)基于小波分析理论设计了一种边缘检测算法,该算法结合三次B样条函数的多尺度分析能力与方向导数的方向特性,可有效抑噪并定位边缘。(5)在分析应用程序功能的基础上,明确了模块划分,并在VC6.0环境下逐一实现,包括数据采集模块、实时显示模块、边缘检测模块和图像存储模块。