摘 要： 設計了一種基于SoPC的嵌入式文字識別系統(tǒng)。在FPGA平臺下，基于SoPC框架搭建軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，設計硬件電路完成文字圖像的采集和預處理，嵌入Linux系統(tǒng)，使用其下的識別引擎完成文字圖像的識別。采用Altera公司的SoPC builder構建系統(tǒng)框架，Quartus II完成硬件電路的設計，在宿主機Linux環(huán)境下完成了軟件部分的交叉編譯并嵌入到FPGA平臺。整體設計在DE2-70開發(fā)板上完成了系統(tǒng)驗證。
關鍵詞： 文字識別；可編程邏輯器件；可編程片上系統(tǒng)；Linux

　計算機文字識別也被稱為光學文字識別[1]OCR(Optical Character Recognition)，在智能計算機和辦公自動化領域有著極其重要的應用。文字識別的基本原理是通過諸如照相機、掃描儀等圖像輸入設備獲取文字圖片，經(jīng)過圖像處理后使用光學模式判別等算法分析文字圖片，最后將判斷出的文字編碼儲存起來從而完成文字識別。
文字識別設備對識別速度要求較高，因此圖像采集和預處理的速度十分關鍵。同時對識別率要求高，識別字體種類多，因此選用帶學習功能的軟件引擎非常重要。另外系統(tǒng)需要交互界面和大量外圍設備的驅動，因此需要引入操作系統(tǒng)以方便設計開發(fā)。
1 SoPC系統(tǒng)設計
系統(tǒng)功能設計的整體方案如圖1所示。各部分功能介紹如下：

(1)圖像采集功能，通過外接的攝像頭模塊完成圖像的采集；
(2)由硬件模塊完成文字圖像預處理功能，能夠對采集的文字圖像進行傾斜糾正[2]、圖像分割[3]、二值化[4]等處理，保證系統(tǒng)的性能和速度，以提高后續(xù)的文字識別率；
(3)文字圖像識別功能，能夠將文字圖像中的文字識別出來并保存在TXT中；
(4)識別結果的存儲和發(fā)送功能，能夠將識別結果文件存入SD卡或U盤中，或者通過網(wǎng)絡發(fā)送給上位機；
(5)交互界面功能：能夠通過LCD模塊或者外接的VGA設備等輸出設備以及鍵盤、觸摸屏或者鼠標等輸入設備與使用者交互。
整個系統(tǒng)由一塊FPGA和攝像采集、輸入輸出等外圍設備組成。FPGA硬件模塊完成攝像采集控制和圖像預處理，CPU作為系統(tǒng)主控控制外設和硬件模塊的數(shù)據(jù)流。文字識別模塊和外圍設備驅動在Linux平臺上進行開發(fā)或移植。
本文采用Altera Cyclone2系列的FPGA，通過Altera提供的SoPC技術，可以將Nios Ⅱ軟核處理器和外圍設備接口IP通過Avalon總線連接起來，并集成在一塊FPGA上。圖2是系統(tǒng)的SoPC設計。

2 系統(tǒng)硬件設計
文字識別硬件設計主要包括文字圖像的采集控制和文字圖像的預處理。文字圖像的預處理又分為邊緣檢測、傾斜糾正、文字區(qū)域提取、二值化。硬件模塊總體設計圖如圖3所示。