基于DSP的圖像處理

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1、基于DSP的圖像處理15級(jí)電氣二班曹永鴻1.1圖像處理的基本概念圖像處理是指安之低昂的需要突出一幅圖像中的某些信息,同時(shí)削弱或去除默寫不需要的信息,他是一種將原來(lái)不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征,一直不感興趣的特征,是指改善圖像質(zhì)量豐富信息量,加強(qiáng)圖像判讀和識(shí)別效果的圖像處理方法。圖像處理就是增強(qiáng)圖像中用戶感興趣的信息,其主要目的有兩個(gè):一是改善圖像的視覺(jué)效果,提高圖像成分清晰度;二是使圖像變得更有利于計(jì)算機(jī)處理。1.2.1TMS320C6000DSP芯片的硬件系統(tǒng)本文選擇TI公司的T

2、MS320C6000系列開(kāi)發(fā)板,作為算法實(shí)現(xiàn)的嵌入式硬件平臺(tái)。TMS320C6000系列DAP是美國(guó)TI公司于1997年推出的新一代高性能的數(shù)字信號(hào)處理芯片,具有很高的工作頻率和極強(qiáng)的并行處理能力。片內(nèi)有A、B兩組共8個(gè)并行處理單元,每組內(nèi)分為L(zhǎng)、M、D、S四個(gè)單元,每組處理單元結(jié)合同側(cè)的寄存器和數(shù)據(jù)通道,構(gòu)成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)處理單元。C6000處理器的A、B兩個(gè)王正德數(shù)據(jù)處理單元之間可以通過(guò)兩條數(shù)據(jù)交叉通路進(jìn)行數(shù)據(jù)交叉訪問(wèn),所以這樣的硬件結(jié)構(gòu)非常適合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行處理,利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。1

3、.3基于DSP的圖像處理實(shí)現(xiàn)圖像處理技術(shù)基本上可以分成兩大類:品與處理法和空域處理法。頻域處理法的基礎(chǔ)是卷積定理,它是將圖像看做波,然后利用信號(hào)處理中的手段對(duì)圖像波進(jìn)行處理。空域處理法的基礎(chǔ)是灰度映射變換,它是直接針對(duì)圖像中的像素進(jìn)行處理,所用到的映射變換拒絕與增強(qiáng)的目的,例如增強(qiáng)圖像的對(duì)比度,改善圖像的灰度層次等處理均屬于空域處理法的范疇。1.3.2數(shù)字圖像邊緣檢測(cè)sobel算子這種做法能夠在增強(qiáng)目標(biāo)邊緣細(xì)節(jié)的同時(shí)以削弱部分高頻成分的噪聲。Sobel邊緣檢測(cè)增強(qiáng)算法的變異是從抑制噪聲并增強(qiáng)目標(biāo)

4、的方向入手。從理論上來(lái)說(shuō),本方法可以大大提高對(duì)紅外目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別能力。另外,從最終增強(qiáng)的結(jié)果與原始圖像比較情況來(lái)說(shuō),圖像的每個(gè)區(qū)域的細(xì)節(jié)都得到了很好的提升。所以說(shuō),本程序能夠很好的實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)紅外目標(biāo)并抑制噪聲的目的。本程序?qū)崿F(xiàn)Sobel算子對(duì)圖像的每個(gè)像素考察它上下左右相鄰點(diǎn)的灰度的加權(quán)差,與之接近的鄰點(diǎn)的權(quán)大。據(jù)此實(shí)現(xiàn)算法。程序?qū)崿F(xiàn)了Sobel算子利用像素點(diǎn)上下、左右鄰點(diǎn)的灰度加權(quán)算法,根據(jù)邊緣點(diǎn)處達(dá)到極值這一現(xiàn)象進(jìn)行邊緣檢測(cè)。當(dāng)使用大的鄰域時(shí),抗噪性能會(huì)更好,但這樣會(huì)增加計(jì)算量,并且得出的邊緣

5、也會(huì)相應(yīng)變粗。1.3.3數(shù)字圖像銳化laplace算子在圖像增強(qiáng)過(guò)程中,通常利用各類圖像平滑算法消除噪聲,圖像的常見(jiàn)噪聲主要有加性噪聲、乘性噪聲和量化噪聲等。一般來(lái)說(shuō),圖像的能量主要集中在其高頻部分,噪聲所在的頻段主要在高頻段,同時(shí)圖像邊緣信息也主要集中在其高頻部分。這將導(dǎo)致原始圖像在平滑處理后,出現(xiàn)圖像邊緣和圖像輪廓模糊的情況。為了減少這類不利效果的影響,就需要利用圖像銳化技術(shù),是圖像的邊緣變得清晰。圖像銳化(imagesharpening)就是補(bǔ)償圖像的輪廓,增強(qiáng)圖像的邊緣及灰度跳變的部分,

6、使圖像變得清晰,亦分空域處理和頻域處理兩類。圖像平滑往往使圖像中的邊界、輪廓變得模糊,為了減少這類不利效果的影響,這就需要利用圖像銳化技術(shù),使圖像的邊緣變的清晰。圖像銳化處理的目的是為了使圖像的邊緣、輪廓線以及圖像的細(xì)節(jié)變的清晰,經(jīng)過(guò)平滑的圖像變得模糊的根本原因是因?yàn)閳D像受到了平均或積分運(yùn)算,因此可以對(duì)其進(jìn)行逆運(yùn)算(如微分運(yùn)算)就可以使圖像變的清晰。從頻率域來(lái)考慮,圖像模糊的實(shí)質(zhì)是因?yàn)槠涓哳l分量被衰減,因此可以用高通濾波器來(lái)使圖像清晰。以下程序通過(guò)實(shí)現(xiàn)Laplace算子的方法使圖像的邊緣、輪廓線

7、以及圖像的細(xì)節(jié)變得清晰,經(jīng)過(guò)平滑的圖像變得模糊的根本原因是因?yàn)閳D像收到了平均或積分運(yùn)算,因此可以對(duì)其進(jìn)行逆運(yùn)算就可以使圖像變得清晰。從頻率域來(lái)考慮,圖像模糊的是指是因?yàn)槠涓哳l與分量被衰減,因此可以用高通濾波器來(lái)使圖像清晰。但要注意,能夠進(jìn)行銳化處理的圖像必須有較高的性噪比,否則銳化后圖像性噪比反而更低,拉普拉斯算子會(huì)增強(qiáng)圖像中的噪聲,因此一般是想去除噪聲或減輕噪聲后再進(jìn)行銳化處理。拉式算子是一個(gè)刻畫灰度圖像二階商算子,也是最簡(jiǎn)單的各向同性微分算子。以下程序?qū)崿F(xiàn)Laplace算子是比較基本的圖像銳

8、化工具,處理后后得到的圖像邊界比較細(xì)致。1.3.4圖像取反圖像是有一個(gè)個(gè)像素組成,每個(gè)像素有不同的RBG值,比如121,122,95,分別代表不同的色深。所有的顏色都能由這三個(gè)數(shù)表示。最大值分別為255o圖像取反就是用255減去這三個(gè)值。下面的程序?qū)崿F(xiàn)了將圖像按像素按位進(jìn)行求反,求反處理的圖像與原始圖像“黑白顛倒”,可以看清原始圖像中灰黑區(qū)域的情況。1.3.5數(shù)字圖像直方圖均衡化增強(qiáng)圖像預(yù)處理中,通常采用直方圖均衡化和直方圖規(guī)定化、線性和非線性灰度變換提高圖像的對(duì)比度,該程序?qū)崿F(xiàn)的算法首先對(duì)直方

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