基于DSP的数字图像处理(1)
<script> var $tag='数字图像处理,dsp芯片,预处理,模式匹配,识别'; var $tag_code='23ca84b655eca51427e1802336071ffb'; </script> |
目 录
引 言. 1
第1章 数字图像处理的应用及现状. 2
1.1 数字图像处理的内容. 2
1.2 数字图像处理的应用. 3
1.3图像处理与图像识别. 3
1.4 VPM642图像处理开发板. 4
1.5 论文组织. 4
第2章 SEED-VPM642及其图像处理模块. 5
2.1 SEED-VPM642开发板简介. 5
2.2 DSP特点. 6
2.3 TMS320DM642芯片结构. 7
2.4视频解码芯片YVP5150AM1 9
2.5 视频处理模块. 10
2.6 图像采集与数据处理过程. 12
2.7 EDMA配置. 12
2.8 CCS集成开发环境. 14
第3章 图像的预处理及其识别. 15
3.1 YUV,YCbCr与RBG颜色模型. 15
3.2图像的平滑处理. 16
3.2.1邻域平均滤波. 16
3.2.2中值滤波. 17
3.3 阈值处理和边缘检测. 21
3.3.1二值化和阈值处理. 21
3.3.2微分法边缘检测. 24
3.3.3 Sobel边缘检测算子. 27
3.4 细线化. 29
3.5 几何校正. 31
3.5.1 图像放缩. 31
3.5.2 图像旋转. 32
3.6 图像定位与分隔. 34
3.6.1 图像定位. 34
3.6.2 图形切割算法. 35
3.7 特征提取. 36
3.8 模式匹配. 36
第4章 总结. 39
参考文献. 40
致谢. 42
引言
第1章 数字图像处理的应用及现状
数字图像处理是指使用数字计算机来加工、处理图像,就其处理目的而言可分为:恢复退化图像的本来面目、改善视觉效果、突出图像中目标物的某些特征、提取目标物的特征参数。
1.1 数字图像处理的内容
数字图像处理学科所涉及的知识面十分广阔,具体方法种类繁多,应用也极为普遍,但从学科研究内容上可以分为以下几个方面:
(1)图像数字化。将模拟图像转化为计算机可用的离散的图像数据。
(2)图像变换。改变图像的表示域或表示数据,如傅立叶变换,沃尔什变换,离散余弦变换等,将空间域处理转换为变换域处理。
(3)图像增强。改善图像的质量和视觉效果,或突出感兴趣的部分,以便于人或机器分析,理解图像内容。
(4)图像复原。对退化图像进行处理,使处理结果尽量接近原始未失真图像。
(5)图像分割。根据灰度或几何特性选定的特征,将图像划分为几个有意义的部分,对有意义的部分继续处理分析,提取有用信息,以便进一步做模式识别、机器视觉等处理。
(6)图像描述和分析。也称图像理解,是对给定的或已分割的的图像区域的属性及各区域之间的关系用更为简单明确的数值、符号或图形来表征,它们反应图像的重要信息和主要特征,有利于人或机器对原图像的分析和理解。
(7)图像数据压缩。减少图像数据量,以便节省传输和处理时间以及存储容量。编码是压缩技术中最重要且比较成熟的方法。
(8)图像分类。图像经过某些预处理,再进行特征提取、分割,进而按一定的判据进行判决分类
1.2 数字图像处理的应用
在医学方面,无论是临床诊断还是病理研究都大量采用图像处理技术,如X光照片的分析,血球计数,染色体分类等。
在工业和工程方面,图像处理技术已有效的应用于无损探伤、质量检测和过程控制等方面,如应力分析、流场分析、机械零件检测和识别、印刷电路板疵病检查等。
在军事方面,图像处理技术的应用上最有价值和迫切需求的是飞行导航、导弹打靶的景物图像制导和寻的。该技术是通过判读侦查照片,进行图像匹配识别和跟踪。
另外,人像、指纹以及其他痕迹的处理和识别,以及跟踪、监视、交通监控、事故分析等都已在不同程度上使用的图像处理技术的成果。
目前,数字图像处理研究最为活跃的一个领域视基于模式识别的机器人“计算机视觉” ,该技术已发展到制造具备视觉、听觉和触觉反馈的智能机器人,它将在诸多方面起到重要作用。
1.3图像处理与图像识别
随着目前对智能化的要求越来越高,图像识别已经而且会继续成为一个备受关注的研究方向。
1.4 VPM642图像处理开发板
1.5 论文组织
第2章 SEED-VPM642及其图像处理模块
2.1 SEED-VPM642开发板简介
图2.1 SEED-VPM642开发板
2.2 DSP特点
为适应快速数字信号处理运算的要求,DSP芯片普遍采用了特殊的硬件和软件结构,以提高数字信号处理的运算速度,并且多数DSP运算操作可以在一个指令周期内完成。DSP芯片的结构特征主要是指:
① 哈佛(Harverd)结构及改进的哈佛结构
哈佛结构不同于冯·诺依曼(Von Neuman)结构的并行体系结构,其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址,独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线,从而使数据的吞吐率提高了一倍。而冯·诺曼结构则是将指令、数据、地址存储在同一存储器中,统一编址,依靠指令计数器提供的地址来区分是指令、数据还是地址。取指令和取数据都访问同一存储器,数据吞吐率低。
在哈佛结构中,由于程序和数据存储器在两个分开的空间中,因此取指和执行能完全重叠运行。为了进一步提高运行速度和灵活性,TMS320系列DSP芯片在基本哈佛结构的基础上作了改进,一是允许数据存放在程序存储器中,并被算术运算指令直接使用,增强了芯片的灵活性;二是指令存储在高速缓冲器(Cache)中,当执行此指令时,不需要再从存储器中读取指令,节约了一个指令周期的时间。
② 专用的硬件乘法器
在通用微处理器中,乘法是由软件实现的,实际上是由时钟控制的一连串移位运算。而在数字信号处理中,乘法和加法是最重要的运算,提高乘法运算的速度就是提高DSP的性能。在DSP芯片中,有专门的硬件乘法器(DM642有两个乘法器,其他只有一个),使得一次或者两次乘法运算可以在一个单指令周期中完成。大大提高了运算速度。
③ 指令系统的流水线结构
在流水线操作中,一个任务被分成若干子任务,这样,他们在执行时可以相重叠,与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间,从而增强了处理器的处理能力,把指令周期减小到最小值,同时也就增加了信号处理器的吞吐量。
第一代TMS320处理器采用二级流水线,第二代采用三级流水线,而第三代则采用四级流水线。也就是说,处理器可以并行处理2~6条指令,每条指令处于流水线上的不同阶段。在三级流水线操作中,取指、译码和执行操作可以独立地处理,这可使指令执行能完全重叠。在每个指令周期内,三个不同的指令处于激活状态,每个指令处于不同的阶段。
④ 片内外两级存储结构
在片内外两级存储器结构中,片内存储器虽然不可能具有很大的容量,但速度快,可以多个存储器块并行访问。片外存储器容量大,但速度慢,结合他们各自优势,实际应用中,一般将正在运行的指令和数据放在内存储器中,暂时不用的数据和程序放在外部存储器中。片内存储器的访问速度接近寄存器访问速度,因此DSP指令中,采用存储器访问指令取代寄存器访问指令,而且可以采用双操作数和三操作数来完成多个存储器同时访问,使指令系统更加优化。
⑤特殊的DSP指令
DSP的另一个特征就是采用特殊的DSP指令,不同系列的DSP都具备一些特殊的DSP操作指令,以充分发挥DSP算法和各系列特殊设计的功能。
⑥快速指令周期
哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计,可使DSP芯片的指令周期在200ns 以下。TMS320系列处理器的指令周期已经从第一代的200ns降低至现在的2ns 以下。快速的指令周期使得DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。
2.3 TMS320DM642芯片结构
·三路可配置的视频端口,可以进行视频输入输出,数据流输入的无缝连接
·VCXO interpolated control port (VIC),内插控制接口
· 10/100 Mbps ethernet MAC (EMAC),光纤接口
·Management data input/output (MDIO) module,数据输入输出控制模组
·Inter-Integrated Circuit (I2C) bus Module,I2C总线模组
·Multichannel audio serial port (McASP),多通道音频端口
·Two multichannel buffered serial ports (McBSPs),多通道缓冲端口
·host port interface (HPI16/HPI32),用户可配置16位,32位主机接口
·66 MHz 32-bit peripheral component interconnect (PCI),PCI总线
·General-purpose input/output (GPIO) port,通用输入输出端口
·64-bit external memory interface (EMIF),64位外部存储器接口
内部时钟信号都可以通过内部锁相环电路PLL产生,Power down 电源管理模块可以控制可部分的工作模式,以降低功耗。
2.4视频解码芯片YVP5150AM1
2.5 视频处理模块
2.6 图像采集与数据处理过程
2.7 EDMA配置
EDMA参数存储结构 |
||
Option(可选参数) |
Word 0 |
|
SRC Adress(源地址) |
Word 1 |
|
Array/Frame count (帧/阵列计数) |
Element count (数据单元计数) |
Word 2 |
Dst address(目的地址) |
Word 3 |
|
Array/Frame index (帧/阵列索引) |
Element index (数据单元索引) |
Word 4 |
Element count reload (数据计数的重加载) |
Link address (连接地址) |
Word 5 |
图2.7 EDMA参数配置存储结构
模拟视频输入PAL或NTSC都是按场隔行扫描,因此数据可以按照场模式进行存储,即先存储顶场再存储底场,在存储器中是单独的两场图像;或者按帧模式进行存储,即顶场和底场按行交叉存储,将两场图像拼成一帧图像。
按帧模式存储时,在SDRAM中申请一帧缓存,然后为每一帧中的每一场的亮度和色度分量指定存储地址,两场地址相差一个象素行,首先采集顶场,然后采集底场,两场按行交叉存放形成完整的一帧。
在DSP中开辟三个存储数据段,分别存放这些数据:capChaAYSpacecap,ChaACbSpace,capChaACrSpace。段定义如下:
#pragma DATA_SECTION(capChaAYSpace, ".capChaAYSpace")
Uint8 capChaAYSpace[720*576];
#pragma DATA_SECTION(capChaACbSpace, ".capChaACbSpace")
Uint8 capChaACbSpace[360*576];
#pragma DATA_SECTION(capChaACrSpace, ".capChaACrSpace")
Uint8 capChaACrSpace[360*576];
由于摄像头采用镜像方式成像,摄像头扫描时,先扫描到的是图片的最底端,所以EDMA传输时应将最先采到的数据送入存储区的高地址处。Y采样时,由于每行为720像素,EDMA每次传输的数据单元数应为720字节,即Y目的基地址应为最高地址-720。目的地址按阵列索引更新方式应为,每次目的地址减去720字节的位置。Cb,Cr采样与之类似。
2.8 CCS集成开发环境
基于DSP的数字图像处理(1)相关推荐
- 基于DSP的数字振荡器C语言编程,基于DSP的数字振荡器的设计与实现.pdf
1 基于 DSP 的数字振荡器的设计与实现 基于 DSP 的数字振荡器的设计与实现 黄福莹 陈华 徐金隆 广西大学计算机与电子信息学院 南宁 530004 摘要 摘要 本文阐述了一种基于 DSP 芯片 ...
- 基于小波变换的数字图像处理(MATLAB源代码)
基于小波变换的数字图像处理(MATLAB源代码) clear all; close all; clc; M=256;%原图像长度 N=64; %水印长度 [filename1,pathname]=ui ...
- 基于MATLAB的数字图像处理系统设计
一.课题背景 MATLAB 作为国内外流行的数字计算软件,具有强大的图像处理功能,界面简洁,操作直观,容易上手,而且是图像处理系统的理想开发工具. 笔者阐述了一种基于MATLAB的数字图像处理系统设计 ...
- java数字图像处理开题报告,基于MATLAB的数字图像处理算法研究与仿真开题报告...
基于MATLAB的数字图像处理算法研究与仿真开题报告 毕 业 设 计 (2013 届) 题 目基于 MATLAB 的数字图像 处理算法研究与仿真 学 院 物理电气信息学院 专 业 通信工程 年 级 0 ...
- 基于MATLAB的数字图像处理的设计与实现 转
基于MAT [摘要]数字图像处理是一门新兴技术,随着计算机硬件的发展,数字图像的实时处理已经成为可能,由于数字图像处理的各种算法的出现,使得其处理速度越来越快,能更好的为人们服务.数字图像处理是一种通 ...
- 【基于MATLAB的数字图像处理】第四章·图像增强
系列文章 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第一章·绪论 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第二章·视觉系统与图像处理系统 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第三章·基本图像变换 ·[基于MAT ...
- 基于python的数字图像处理--学习笔记(三)
基于python的数字图像处理--学习笔记(三) 前言 一.灰度拉伸 二.幂律(伽马)变换 三.对数变换 前言 进入冈萨雷斯的第三章内容,并用python实现功能.我更改了代码源,之前找到太烂了,代码 ...
- 【基于MATLAB的数字图像处理】第三章·基本图像变换
系列文章 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第一章·绪论 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第二章·视觉系统与图像处理系统 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第三章·基本图像变换 ·[基于MAT ...
- 【基于MATLAB的数字图像处理】大作业·综合图像处理平台
系列文章目录 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第一章·绪论 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第二章·视觉系统与图像处理系统 ·[基于MATLAB的数字图像处理]第三章·基本图像变换 ·[基于M ...
最新文章
- python下载安装教程mac-mac上如何安装python3
- php 函数传值_传址_函数参数,php函数的传值与传址(引用)详解
- 回答网友提问:如何自学 SAP 电商云,销售云,营销云这些产品的业务知识?
- cat查看tomcat日志 linux_方法篇:tomcat日志切割和定期删除
- Java复习提纲之面向对象
- 95-910-140-源码-FlinkSQL-FlinkSQL简介
- 根据运算符优先级解析SQL规则表达式
- 收藏已久免费下载软件的黑科技网站
- 机器学习周志华第一章
- 小伙深夜加班骑车逆行了,被拦了,爆发了,下跪了,大哭了,压力真的好大!
- 使用UE4开发VR项目_性能优化(二)_思路和方法
- echart 环形饼图设置中心固定信息
- PYTHON 类的三大特性
- 阿里云“快进”背后:云计算形势重构,深耕产业数字化
- android蓝牙配对加连接,android – 配对设备的蓝牙自动连接
- python的IO,以及codecs模块
- 基础篇——树莓派添加一键锁屏
- 用图带你了解大数据框架架构之DophinScheduler
- 进军NFT?方文山×周杰伦联名款公仔今日发售,将引入NFT防伪认证!
- 代码整洁之道读书笔记(Ch4-Ch7)
热门文章
- 中南大学计算机工程制图考试题库,中南大学-工程制图试题及答案和习题集答案 cad...
- 运行django,一个非常可笑的错误Cannot resolve keyword 'price_gte' into field. Choices are: category,
- childNodes和children,firstChild和firstElementChild,lastChild和lastElementChild的区别
- C#.net 地图控件开发(七) 地图符号,几何图形样式Symbol
- 百度地图自定义工具栏
- 区块链SaaS云签章核心技术详解
- oracle 表分区详解
- Linux更改一个所有者root为只读权限的文件的权限
- Python windosw Error Code [http://blog.csdn.net/seven_zhao/article/details/16118259]
- php dat文件,dat文件是什么文件