基于Linux的虚拟试妆系统设计

摘  要： 结合SoPC技术裁剪灵活的特点和嵌入式Linux操作系统高性能多任务的特性，设计了基于Linux和轻量级图形库FTK的虚拟试妆系统。以带MMU的Nios II处理器和Linux操作系统为基础，采用自行设计的模块实现影像采集和存储，通过在触摸屏上移植轻量级图形库FTK实现交互界面开发。最终实现了具有商品浏览、模拟化妆、真人上妆等功能的虚拟试妆系统。
关键词： Linux；FTK；自定义控件；虚拟试妆
       随着社会的进步，人们对自身形象愈加重视，化妆成为女性一门必修课。如何选择合适的化妆品对于不少女性来说是一项难题。近几年针对该问题提出了多种虚拟试妆解决方案。包括通过浏览器进行本地与远程服务器交互方案及使用Visual C++开发上位机软件[1]等。
     以Altera公司的SoPC技术和Linux操作系统为基础，设计了一款嵌入式虚拟试妆系统。该系统在SD卡中存储信息，通过摄像头采集用户面部图像，用户可通过触摸屏浏览、选择商品对影像进行上妆，并查看试妆效果，最终达到选购化妆品的目的。系统具有体积小巧、方便易用等特点，适合于各种商场的化妆品柜台。
1 系统总体结构设计
     系统以DE2-70为核心板，外接PS2键盘录入信息，通过扩展口分别接入LTM触摸屏和D5M 500万像素摄像头。为使用Linux操作系统，构建了基于带MMU的Nios II处理器的SoPC。通过SDRAM运行内核和RAM文件系统，使用SSRAM作为显示缓存，将硬件编程代码烧入EPCS，而将压缩的内核、文件系统与引导代码一起烧入Flash。系统采用Altera大学计划IP中的PS2 Controller和Video IPs分别管理PS2接口和触摸屏的显示部分，自行编写硬件模块实现触摸屏的配置、摄像头采集和SSRAM多路复用。此外，系统还使用SPI模式管理SD/MMC卡以及第三方IP管理网络物理芯片。系统结构框图如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 运行Linux的最小系统搭建
     Linux操作系统对SoPC系统的构建有特殊要求，包括带MMU处理器设置、全功能定时器启用、通信终端设定等。表1总结了基于Linux系统所需要添加的SoPC组件以及关键设置[2]。
2.2 影像采集和存储方案设计
     图2所示为本系统使用的影像采集和存储方案。在SoPC系统外，通过Cam_CFG_CAP模块配置和采集摄像头数据，经由SSRAM_WRITE模块合成指定格式数据并生成SSRAM写时序送入SSRAM_2PORT进行仲裁；SSRAM_2PORT既接收SSRAM_WRITE的数据写入SSRAM的指定区域，又允许SSRAM Controller访问SSRAM获取相应数据。