视觉是人类最重要的感觉来源,人类获取的信息大部分来自视觉。由老年黄斑变性和视网膜色素变性等病变引起的视觉功能损伤,给患者的生活带来极大的不便。近年来,使用视觉假体进行功能性电刺激帮助患者恢复视力的治疗手段逐渐成为治疗这些疾病的研究热点。便携式图像处理及编码系统是视觉假体硬件研发的重要环节。该系统使用图像处理编码算法将图像采集系统采集到的图像数据处理为与体内刺激电极阵列匹配的数据形式。视觉假体中的图像处理编码系统相较常用图像处理系统在软件和硬件设计上有不同的需求。软件设计方面,由于目前视觉假体体内刺激电极数目较少,能表达的信息有限,需要设计合适的图像处理策略,有效地获取原始图像中的有用信息。整个图像处理的过程需要实时进行,以及时获取环境中不断变化的图像信息,因此需要优化软件运行时间。硬件设备方面,则要求硬件系统有较强的数字运算能力。同时,为提高系统的实用性,系统尺寸应尽量小巧,系统功耗要控制在合适的范围内。作为视觉假体外部设备的核心,图像处理编码系统还需要有丰富的接口和控制功能,方便连接摄像头和射频发射模块等其他视觉假体外部设备,并负责进行电源管理和实现人机交互功能。本文介绍了国内外视觉假体研究小组的图像处理编码系统的研究现状,描述其硬件平台的选择及图像处理流程的设计,对各方案的特点进行分析,并据此展开研究。主要研究内容有以下几点:首先,研究设计视觉假体的原型样机。但前期研究采用的图像处理编码系统存在不足,不能满足整体系统需求。在分析该系统的缺点后,选择基于ARM Cortex-A9的硬件平台进行研究。基于新的硬件平台进行视觉假体系统的硬件设计。其次,设计广角视野图像处理策略和基于感兴趣区域选取的图像处理策略,前者能获取场景的整体信息,后者能有效获取复杂场景中被试感兴趣的图像信息。二者结合能满足日常生活的不同视觉需求。对视觉假体的刺激模式进行了研究,并根据刺激器的实际要求,设计了一套图像信息的编码方案。最后,进行移动操作系统中软件开发,在之前选择的硬件平台上实现设计的图像处理及编码功能。为满足系统的实时性需求,采用native code编程和启用硬件加速模块的方式对系统软件进行优化,实现针对32*32目标电极阵列的图像数据的实时处理。