第1章 DSP数字图像处理基础知识3
dsp知识点总结
dsp知识点总结一、DSP基础知识1. 信号的概念信号是指用来传输信息的载体，它可以是声音、图像、视频、数据等各种形式。
信号可以分为模拟信号和数字信号两种形式。
在DSP中，我们主要研究数字信号的处理方法。
2. 采样和量化采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
量化是指将信号的幅度离散化为一系列离散的取值。
采样和量化是数字信号处理的基础，它们决定了数字信号的质量和准确度。
3. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的方法，它可以将信号的频率分量分解出来，从而可以对信号进行频域分析和处理。
傅里叶变换在DSP中有着广泛的应用，比如滤波器设计、频谱分析等。
4. 信号处理系统信号处理系统是指用来处理信号的系统，它包括信号采集、滤波、变换、编解码、存储等各种功能。
DSP技术主要用于设计和实现各种类型的信号处理系统。
二、数字滤波技术1. FIR滤波器FIR滤波器是一种具有有限长冲激响应的滤波器，它的特点是结构简单、稳定性好、易于设计。
FIR滤波器在数字信号处理中有着广泛的应用，比如音频处理、图像处理等。
2. IIR滤波器IIR滤波器是一种具有无限长冲激响应的滤波器，它的特点是频率选择性好、相位延迟小。
IIR滤波器在数字信号处理中也有着重要的应用，比如通信系统、控制系统等。
3. 数字滤波器设计数字滤波器的设计是数字信号处理的重要内容之一，它包括频域设计、时域设计、优化设计等各种方法。
数字滤波器设计的目标是满足给定的频率响应要求，并且具有良好的稳定性和性能。
4. 自适应滤波自适应滤波是指根据输入信号的特性自动调整滤波器参数的一种方法，它可以有效地抑制噪声、增强信号等。
自适应滤波在通信系统、雷达系统等领域有着重要的应用。
三、数字信号处理技术1. 数字信号处理器数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的特定硬件，它具有高速运算、低功耗、灵活性好等特点。
DSP广泛应用于通信、音频、图像等领域，是数字信号处理技术的核心。
第一章 数字信号处理(DSP)基础知识
I(t)
50
电压放大器
O (t )
O（t）=50I(t)
大连理工大学出版社
1.3 系统
1.3.1 系统框架与分类
2 系统的分类 ❖ （1）静态系统与动态系统 ❖ （2）线性系统与非线性系统 ❖ （3）连续时间系统与离散时间系统 ❖ （4）时不变系统与时变系统
❖ 设信号用f(t)表示，如果自变量有t改为at， 则信号函数用f(at)表示。
大连理工大学出版社
1.2 信号的检测与处理
1.2.2 信号的处理
2 压缩与扩展
❖ 如果a>1,则将f(t)以原 点为基点，水平方向 上线性缩小a倍，可 得f(at)，压缩的图形 如图所示，图中取 a=2。
f(t)
f(2t)
否则就被称为非周期信号。
周期信号有三个明显特征：
(1)时间上无始无终；
(2)随时间变化有固定的周期；
(3)各个周期内的信号波形完全一致。
大连理工大学出版社
1.1 信号
1.1.2 信号的种类
4 周期信号和非周期信号 设周期信号的周期为T或N，连续周期信号f (t)与周期T之
间的关系为：
f(t)=f(t+kT)
随机信号是一种不能用数学表达式表述的信号，其特征是：任一 时刻，信号是随机的，事先不可预测，因此它只能用统计方法描述。 例如电视机中的干扰与噪音、电网电压的随机波动。
大连理工大学出版社
1.1 信号
1.1.2 信号的种类
3
实信号和虚信号
按照能否物理实现，信号被分成实信号和虚信号。
虚实信号是一种不能能用用物物理理手手段段实实现现的的信信号号。，无是论为是了确分定析的问，题还方是
DSP基础知识专业复习资料(ppt 150页)_252
程序总线PB 传送取自程序存储器的指令代码 和立即操作数。
数据总线CB、DB和EB这3条数据总线将内部 各单元(如CPU、数据地址生成电路、程
序地址产生逻辑、在片外围电路以及数据 存储器)连接在一起，其中CB和DB传送读 自数据存储器的操作数，EB传送写到存储 器的数据。 *为什么要用2条数据线（CB、DB）读数？
3
二、选择芯片考虑的因素
1．DSP芯片的运算速度
MAC 时 间 ： 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 的 时 间 。 大 部 分 DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加 法操作。
FFT执行时间：运行一个N点FFT程序所需时间。由
于FFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFT运 算时间常作为衡量DSP芯片运算能力的一个指标。
MIPS：每秒执行百万条指令。 MOPS：每秒执行百万次操作。 MFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。 BOPS：每秒执行十亿次操作。
4
三、系统调试和评价工具 : TMS320有一系 列系统调试工具用于代替或协助目标系统进行 软件评价和开发。
现有的产品有： DSK初学者开发套件（DSP Starter Kit） EVM软件评估模块（Evaluation Module） XDS510硬件仿真器（Extend Development Support Emulators）。 TI公司还提供集成开发工具CCS（Code Composer Studio），CCS可从网上下载，可进 行软、硬件仿真和系统分析，受到广泛应用。
14
2乘法器/加法器
17X17乘法 40位加法
检零 饱和 取整
15
为了使修正系数的量化误差最小，要 进行舍入处理。 C54X的CPU中是一个17×17位的硬件乘 法器，它与一个40位的专用加法器相连。 因此，乘法器可以在一个时钟周期内完成 一次乘法累加(MAC)运算。
数字信号处理基础pptDSP第01章
例1-10 h(n)= anu(n) 该系统是因果系统，当0< |a| < 1时系统稳定
§1.4 N阶线性常系数差分方程
无限脉冲响应系统（IIR, Infinite Impulse Response）
M
N
y(n) bm x(n m) ak y(n k)，ak、bm是常数
m0
k 1
ak有非零值
n的有效
有效
n的有效
区间范围 数据长度 区间范围
有效 数据长度
x(n) [0, M1]
M
h(n) [0, N1]
N
y(n) [0, MN2] MN1
[nxl, nxu]
[nhl, nhu]
[nxl nhl, nxu nhu]
nxunxl1
nhunhl1
nxu nhu nxlnhl1
x(n)={1, 2, 3}，0 n 2， M = 3 h(n)={1, 2, 2, 1}，0 n 3， N = 4 y(n)={1, 4, 9, 11, 8, 3}，0 n 5，M N 1 = ulse Response）
M
y(n) bm x(n m)
m0
差分方程的求解方法 ➢时域方法
例1-8 T[ x1(n)] nx1(n) x1(n 1) 3 T[ x2 (n)] nx2 (n) x2 (n 1) 3 T[ax1(n) bx2 (n)] n[ax1(n) bx2 (n)] ax1(n 1) bx2 (n 1) 3
≠ aT[ x1(n)] bT[ x2 (n)] n[ax1(n) bx2(n)] ax1(n 1) bx2(n 1) 3(a b)
T[ax1(n) bx2 (n)] aT[ x1(n)] bT[ x2(n)]
手把手教你DSP解读
13.6.1ADC校正的原理 13.6.2ADC校正的措施 13.6.3手把手教你写ADC校正的软件算法
第14章串行通信接口SCI
14.1SCI模块的概述 14.2SCI模块的工作原理 14.3SCI多处理器通信模式 14.4SCI模块的寄存器 14.5手把手教你写SCI发送
和接收程序
14.1.1SCI模块的特点 14.1.2SCI模块信号总结
被广泛应用于通信（手机）、家电（变 频空调）、航空航天、工业测量、控制、 生物医学工程以及军事等许许多多需要 实时实现的领域。
1.1.1 什么是DSP？
DSP=Digital Signal Processing处理技术 DSP=Digital Signal Processor处理器
1.1.2 DSP的特点
特别适合于数字信号处理运算 单片机，ARM，FPGA 哈佛结构，程序空间和数据空间分开，CPU可以同时访问指令和
数据； 在一个指令周期内可以完成一次乘法和一次加法运算； 片内具有快速RAM，通常可以通过独立的数据总线在程序空间和
数据空间同时访问； 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； 具有快速的中断处理和硬件I/O支持； 可以并行执行多个操作； 支持流水线操作，使得取址、译码和执行等操作可以重叠执行。
第16章增强型控制器局域网通信接口eCAN
16.1CAN总线的概述 16.2CAN2.0B协议 16.3X281xeCAN模块的概述 16.4X281xeCAN模块的寄存器 16.5X281xeCAN模块的配置 16.6eCAN模块的中断 16.7手把手教你实现CAN通信
16.1.1什么是CAN 16.1.2CAN是怎样发展起来的 16.1.3CAN是怎样工作的 16.1.4CAN有哪些特点 16.1.5什么是标准格式CAN和扩展格 式CAN
第1章 DSP概述
时钟
取指令 N N-1 N+1 N N+2 N+1 N+3 N+2
指令译码
取操作数 执行指令
N-2
N-3
N-1
N-2
N
N-1
N+1
N
四级流水线操作
4. 配有专用的硬件乘法-累加器
为了适应数字信号处理的需要，当前的DSP芯片都
配有专用的硬件乘法-累加器，可在一个周期内完成一
次乘法和一次累加操作，从而可实现数据的乘法-累加 操作。如矩阵运算、FIR和IIR滤波、FFT变换等专用信
硬件：DSP选用TI公司推出的全世界最快的DSP-TMS320C64xx，根据用户不同的应用可选择： TMS320C6416 /15 /14GLZ：工作频率可达到： 750-、600-、500-MHz，运算速度可达到：4000、 4800、5760MIPS 软件（应用算法）： JPEG、MPEG2、MPEG4、 H.263、H.264
9.省电管理和低功耗
DSP功耗一般为0.5~4W，若采用低功耗技术可使功 耗降到0.25W，可用电池供电，适用于便携式数字终端 设备。
第三节
DSP芯片的发展过程
世界上第一个单片 DSP 芯片：1978年 AMI公司发布的 S2811（内部都没有单周期乘法器）。 1980 年，日本 NEC 公司： μPD7720 是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。 最成功的DSP 芯片：TI 公司在1982年成功推出其第一 代 DSP 芯片 TMS32010系列。第二代DSP芯片 TMS32020，第三代DSP芯片TMS320C30，第四代DSP 芯片TMS320C40/C44，第五代 DSP 芯片 TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改进型 TMS320C2XX，集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯 片TMS320C28X以及目前速度最快的第六代DSP芯片 TMS320C64X/C67X等。
DSP原理及图像处理应用第1章 DSP数字图像处理基础知识
第1章 DSP数字图像处 理基础知识
前 言
随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展， 数字图像技术近年来得到了极大的重视和长足的发 展，主要应用有：
在科学研究、工业生产、医疗卫生、教育、娱乐、管理和通 信等方面取得了广泛的应用。
同时，人们对计算机视频应用的要求也越来越高， 从而使得高速、便捷、智能化的高性能数字图像处 理设备，成为未来视频设备的发展方向； 实时图像处理技术在目标跟踪、机器人导航、辅助 驾驶、智能交通监控中都得到越来越多的应用。
前 言
图像处理的数据量大，实时图像处理系统必须具有 强大的运算能力。 高性能DSP芯片不仅可以满足在运算性能方面的需 要，而且由于DSP的可编程性，还可以在硬件级获 得系统设计的灵活性。 为了帮助大家快速掌握基于DSP的数字图像处理系 统的开发与设计，本书以TMS320C64x芯片作为图 像处理系统的平台பைடு நூலகம்介绍了各种图像处理算法的基 本原理与编程实现方法。
1.1 数字图像处理的起源与发展
4、数字处理技术的发展：
70年代中期，开始研究如何用计算机系统解释图像， 这被称为图像理解或计算机视觉； 80年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统；
90年代初开始的，小波理论迅速发展，小波分析也被 认为是信号、图像分析在数学方法上的重大突破； 21世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不 断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到广泛 重视并取得了重大的开拓性成就。
人类对于图像的认识和利用还停留在一个较低的层 次，对于图像处理技术甚至图像定义本身还需要更 多、更深入的研究。
1.1 数字图像处理的起源与发展
2、“图像处理技术”的起源：
20世纪60年代随着计算机技术和VLSI（Very Large Scale Integrator）技术的发展而产生、发展和不断 成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际 应用中都取得了巨大的成就；
DSP第一章概述 总结
第一章概述数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。
DSP两种涵义：Digital Signal Processing（数字信号处理（技术））和Digital Signal Processor（数字信号处理器）。
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。
前者是理论和计算方法上的技术,后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
数字信号处理的定义：数字信号处理是利用计算机和专用的处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
可以认为凡是利用数字计算机的专用数字硬件，对数字信号进行的一切变换或按预定规则进行的一切加工处理都可称为数字信号处理。
数字信号处理包括两个方面的内容:1．算法的研究算法的研究是指如何以最小的运算量和存储器的使用量来完成指定的任务，如20世纪60年代出现的快速傅立叶变换（FFT），使数字信号处理技术发生了革命性的变化。
近几年来，数字信号处理的理论和方法得以了迅速的发展，并取得了很大的进步，为各种实时处理的应用提供了算法基础。
2.数字信号处理的实现在通用计算机上用软件来实现在通用计算机中加入专用的加速处理机实现用单片机来实现用通用的可编程DSP芯片实现用专用的DSP芯片实现用基于通用DSP核的ASIC芯片实现数字信号的优点：（1）精度高模拟系统的精度由元器件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。
而数字系统的精度与A/D转换器的位数、计算机字长有关，17位字长精度就可达到10-5，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统（2）灵活性大在模拟系统中，当需要改变系统的应用时，不得不重新修改硬件设计或调整硬件参数。
第一章DSP概述
2.流水线技术
DSP芯片广泛采用流水线技术，增强了处理器的处 理能力。TMS320系列流水线深度为2～6级不等， 也就是说，处理器在一个时钟周期可并行处理2～6 条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。图1.2为 三级流水线操作的例子。在三级流水线操作中，取 指令、指令译码和执行可以独立地处理，这样DSP 可以同时处理多条指令，只是每条指令处于不同处 理阶段。
1.3 TMS320系列DSP
1.3.1 TMS320系列概况 系列概况
TMS320系列包括了定点、浮点和多处理器 数字信号处理芯片。其体系结构适合于实时 数字信号处理。TMS320主要DSP系列产品 TMS3 TMS320系列产品
TI的DSP产品可以分为三种不同指令集的三 大 系 列 ： TMS320C2000 、 TMS320C5000 和 TMS320C6000。 (1) TMS320C2000——作为优化控制的最佳 DSP，该系列提供了业界成本最低，应用最 广的数字化控制解决方案，自然成为家电、 空调系统、自动化系统、电机控制和电力电 子控制系统的首选控制器件。
1982年美国德州仪器公司（Texas Instrument，简 称TI）的TMS320系列DSP芯片问世。
第一代DSP： TMS32010、 TMS32011、 TMS32C10/C14/C15/C16/C17等； 第二代DSP： TMS32020、TMS320C25/C26/C28； 第三代DSP： TMS32C30/C31/C32等； 第四代DSP芯片：TMS32C40/C44； 第五代DSP芯片：TMS32C50/C51/C52/C53以及集多个 DSP于一体的高性能DSP芯片TMS32C80/C82； 第六代DSP：TMS320C64X/C67X和DSP控制器C28X等。
DSP绪论,第一章1.1～1.4
澡身浴德 修业及时
和
x ( n ) x1 ( n ) x 2 ( n )
同序列号n的序列值逐项对应相加
积
x ( n ) x1 ( n ) x 2 ( n )
同序列号n的序列值逐项对应相加
澡身浴德 修业及时
累加
y (n)
k
n
x(k )
澡身浴德 修业及时
差分
前向差分：
澡身浴德 修业及时
4、线性移不变系统的性质
交换律 分配率
x ( n ) * h1 ( n ) h 2 ( n ) x ( n ) h1 ( n ) x ( n ) h 2 ( n )
y (n) x(n) * h(n) h(n) * x(n)
结合率
[ x ( n ) * h1 ( n )] * h 2 ( n ) x ( n ) * [ h1 ( n ) * h 2 ( n )]
1）单位抽样序列
0, n 0 (n) 1, n 0
(n)
1
O
1
n
2）单位阶跃序列
u(n)
1 u (n) 0 n 0 n 0
1 O
1 1 23
n
澡身浴德 修业及时
3）矩形序列
1 RN (n) 0 0 n N 1 n 0, n N
节律：<4Hz 的成分；
（深睡）
节律：4Hz～8Hz 的成分； （浅睡）
节律：8Hz～13Hz 的成分； （清醒）
节律：>13Hz 的成分。 （受刺激或思考）
澡身浴德 修业及时
二维信号：
f ( x, y )
视频信号：
DSP入门(献给初学者)
DSP入门(献给初学者)DSP的特点对于没有使用过DSP的初学者来说，第一个困惑就是DSP其他的嵌入式处理器究竟有什么不同，它和单片机，ARM有什么区别。
事实上，DSP也是一种嵌入式处理器，它完全可以完成单片机的功能。
唯一的重要的区别在于DSP支持单时钟周期的“乘-加”运算。
这几乎是所有厂家的DSP芯片的一个共有特征。
几乎所有的DSP处理器的指令集中都会有一条MAC指令，这条指令可以把两个操作数从RAM 中取出相乘，然后加到一个累加器中，所有这些操作都在一个时钟周期内完成。
拥有这样一条指令的处理器就具备了DSP功能具有这条指令就称之为数字信号处理器的原因在于，所有的数字信号处理算法中最为常见的算术操作就是“乘-加”。
这是因为数字信号处理中大量使用了内积，或称“点积”的运算。
无论是FIR滤波，FFT，信号相关，数字混频，下变频。
所有这些数字信号处理的运算经常是将输入信号与一个系数表或者与一个本地参考信号相乘然后积分（累加），这就表现为将两个向量（或称序列）进行点积，在编程上就变成将输入的采样放在一个循环buffer里，本地的系数表或参考信号也放在一个buffer里，然后使用两个指针指向这两个buffer。
这样就可以在一个loop里面使用一个MAC指令将二者进行点积运算。
这样的点积运算对与处理器来说是最快的，因为仅需一个始终周期就可以完成一次乘加。
了解DSP的这一特点后，当我们设计一个嵌入式系统时，首先要考虑处理器所实现的算法中是否有点积运算，即是否要经常进行两个数组的乘加，（记住数字滤波，相关等都表现为两个数组的点积）如果有的话，每秒要做多少次，这样就能够决定是否采用DSP，采用多高性能的DSP了。
浮点与定点浮点与定点也是经常是初学者困惑的问题，在选择DSP器件的时候，是采用浮点还是采用定点，如果用定点是16位还是32位？其实这个问题和你的算法所要求的信号的动态范围有关。
定点的计算不过是把一个数据当作整数来处理，通常AD采样来的都是整数，这个数相对于真实的模拟信号有一个刻度因子，大家都知道用一个16位的AD去采样一个0到5V的信号，那么AD输出的整数除以2^16再乘以5V就是对应的电压。
DSP数字图像处理实验课设
华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称DSP原理及应用题目数字图像处理系统设计分院电信分院专业班级 12通信2班学生姓名余志强指导教师李杰目录第一章课程设计内容及要求第二章程序设计原理2.1数字图象处理基本原理2.2数字图像处理常用方法2.3图象灰度处理的基本原理2.4图象的反色原理和实现2.5灰度图象二值化原理及意义第三章程序设计步骤第四章总结第一章课程设计内容及要求一、设计内容1了解数字图象处理的基本原理2 学习灰度图象反色处理技术3 学习灰度图象二值化处理技术第二章程序设计原理2、1数字图像处理的基本原理数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
图像处理最早出现于 20 世纪 50 年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。
数字图像处理作为一门学科大约形成于 20 世纪 60 年代初期。
早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。
图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。
2、2 数字图像处理常用方法：1 ）图像变换：由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。
因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理（如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理）。
目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。
2 ）图像编码压缩：图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。
压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在允许的失真条件下进行。
编码是压缩技术中最重要的方法，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。
第1章 DSP绪论1
第1章 DSP绪论 DSP绪论
1.2.1 DSP芯片的发展概况 DSP芯片的发展概况
第三阶段，DSP的完善阶段（2000年以后）。 的完善阶段（ 年以后）。 第三阶段，DSP的完善阶段 2000年以后 这一时期各DSP制造商不仅使信号处理能力更加完善 制造商不仅使信号处理能力更加完善, 这一时期各DSP制造商不仅使信号处理能力更加完善,而 且使系统开发更加方便、程序编辑调试更加灵活、 且使系统开发更加方便、程序编辑调试更加灵活、功耗进一步 降低、成本不断下降。尤其是各种通用外设集成到片上, 降低、成本不断下降。尤其是各种通用外设集成到片上,大大地 提高了数字信号处理能力。这一时期的DSP运算速度可达到单 提高了数字信号处理能力。这一时期的DSP运算速度可达到单 指令周期10ns左右，可在Windows环境下直接用 语言编程, 指令周期10ns左右，可在Windows环境下直接用C语言编程,使 左右 环境下直接用C 用方便灵活， DSP芯片不仅在通信 芯片不仅在通信、 用方便灵活，使DSP芯片不仅在通信、计算机领域得到了广泛 的应用，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。 的应用，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。 目前,DSP芯片的发展非常迅速 芯片的发展非常迅速。 目前,DSP芯片的发展非常迅速。硬件方面主要是向多处理 器的并行处理结构、便于外部数据交换的串行总线传输、 器的并行处理结构、便于外部数据交换的串行总线传输、大容 量片上RAM和ROM、程序加密、增加I/O驱动能力、 量片上RAM和ROM、程序加密、增加I/O驱动能力、外围电路 驱动能力 内装化、低功耗等方面发展。 内装化、低功耗等方面发展。软件方面主要是综合开发平台的 完善， DSP的应用开发更加灵活方便 的应用开发更加灵活方便。 完善，使DSP的应用开发更加灵活方便。
DSP原理及图像处理应用第1章 DSP数字图像处理基础知识3
乎无懈可击；
（8）时分复用
可使用一套DSP 系统分时处理几个通道的信号，这与每一 路都必须花费一套硬件的模拟系统比起来，可以大大降低 成本。
1.7.4 DSP的发展趋势与前景
DSP 在其发展道路上不断满足人们日益提高的应 用要求，正在逐渐朝向个性化和低功耗的方向发 展 因此，DSP 发展的前景是非常乐观的。
1.7.2 DSP芯片选择
（2）根据DSP芯片运算速度选择具体芯片
运算速度是 DSP 芯片的一个最重要的性能指标， 也是选择 DSP 芯片时所需考虑的一个主要因素； DSP 芯片的运算速度一般采用 DSP 的指令周期、 单周期的乘加次数或采用数字信号处理中的基 准程序，如用FFT和数字滤波等的执行时间来测 评DSP芯片的速度性能。
(复习) 1.4 数字图像处理的优势
数字图像处理的优势主要体现在如下几个方面： （1）再现性好 （2）处理精度高 （3）适用面宽 （4）灵活性高
(复习)1.5 数字图像处理系统的基本模块
一个基本的图像处理和分析系统可由五个模块表 示，即：采集、显示、存储、通信、处理和分析 模块。
图1.7 图像处理系统的基本模块
1.7.2 DSP芯片选择
（3）其他考虑因素
在硬件方面还应考虑芯片的外部总线结构、片 上存储器结构、 DMA 功能、串行通信口和芯片 间通信能力等因素； 在软件方面主要是开发软件的功能性和时间要 求等因素。
1.7.2 DSP芯片选择
目前，应用较为广泛的是公司TMS320C6000系 列的数字信号处理器；
DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备均相 互兼容，同这样的系统接口来实现某种功能要比模拟系统 与这样的系统接口要容易的多；
数字图像处理基本知识
数字图像处理基本知识1、数字图像：数字图像，又称为数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。
数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。
2、数字图像处理包括内容：图像数字化；图像变换；图像增强；图像恢复；图像压缩编码；图像分割；图像分析与描述；图像的识别分类。
3、数字图像处理系统包括部分：输入（采集）；存储；输出（显示）；通信；图像处理与分析。
4、从“模拟图像”到“数字图像”要经过的步骤有：图像信息的获取；图像信息的存储；图像信息处理；图像信息的传输；图像信息的输出和显示。
5、数字图像1600x1200什么意思？灰度一般取值范围0~255，其含义是什么？数字图像1600x1200表示空间分辨率为1600x1200像素；灰度范围0~255指示图像的256阶灰阶，就是通过不同程度的灰色来来表示图像的明暗关系，8bit的灰度分辨率。
6、图像的数字化包括哪两个过程？它们对数字化图像质量有何影响？采样：采样是将空间上连续的图像变换成离散的点，采样频率越高，还原的图像越真实。
量化：量化是将采样出来的像素点转换成离散的数量值，一幅数字图像中不同灰度值得个数称为灰度等级，级数越大，图像越是清晰。
7、数字化图像的数据量与哪些因素有关？图像分辨率；采样率；采样值。
8、什么是灰度直方图？它有哪些应用？从灰度直方图中你可可以获得哪些信息？灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频率之间的它可以用于：判断图像量化是否恰当；确定图像二值化的阈值；计算图像中物体的面积；计算图像信息量。
从灰度直方图中你可可以获得：- 暗图像对应的直方图组成成分几种在灰度值较小的左边一侧- 明亮的图像的直方图则倾向于灰度值较大的右边一侧- 对比度较低的图像对应的直方图窄而集中于灰度级的中部- 对比度高的图像对应的直方图分布范围很宽而且分布均匀9、什么是点处理？你所学算法中哪些属于点处理？在局部处理中，输出值仅与像素灰度有关的处理称为点处理。
综合设计 DSP图像处理
-1. DSP图像处理1.1 DSP简介数字信号处理器DSP是嵌入系统的一个子系统，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法，它具有运算速度快、可靠性高、支持高速大容量存储器，性能价格比高、编程灵活等突出优点，在通信、网络、语音、图像、雷达、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到广泛的应用。
DSP在图像处理上的优势：与传统的采用视频采集卡进行图像处理相比，DSP在图像处理中有很多优势；当前许多系统中，采用视频采集卡进行图像的处理及转换，基本上是由ASIC芯片实现，这样的系统致命的弱点就是灵活性差、升级困难，相应的成本增加；对于视频采集卡适用通用可编程DSP芯片，由于其可编程性及强大的处理能力，使得这样的系统有很高的性价比。
所以基于DSP的嵌入式系统必将在图像处理尤其是实时图像处理系统中居于主导地位。
DSP芯片在图像处理领域的典型应用有数码相机、数字机顶盒、网络摄像机、DVD 图像压缩卡、网络移动可视电话、人体生物特征识别(指纹识别、人眼虹膜识别）、运动目标检测、警戒和跟踪等。
DSP的结构特点：(1) 硬件乘法器，在通用的微处理器内部实现乘法操作，一般要用到100多个的时钟周期，非常浪费时间。
而在DSP的内部，由于其设有独立的、专门用来完成乘法操作的硬件乘法器，因此进行乘法运算的速度很高。
内部独有的乘法指令可以在单周期内完成数字滤波、卷积优化、相关运算等算法中的大量重复乘法。
(2) 总线结构，传统的微处理器通常采用冯诺曼总线结构，这种结构的程序及数据总线是共享的，程序指令只能串行执行。
而DSP采用改进的哈佛结构：即它具有数据和程序两条内部总线，程序和数据的存储空间是分开的，分别有各自的地址及数据总线，因此取指和读数能够同时进行，这就大大的提高了程序的运行效率。
(3) JTAG标准测试接口，该接口主要用于对DSP进行片上仿真，以及对编写好的程序进行下载。
DSP数字图像处理.
《现代信号处理课程设计》课程设计报告设计题目DSP数字图像处理目录第1章绪论------------------------------------------------3 第2章设计总体思路----------------------------------------8 第3章离散余弦函数的DSP实现-----------------------------113.1 DSP的简介--------------------------------------113.2 图象的量化-------------------------------------113.3 熵编码-----------------------------------------113.4 在DSP上实现的DCT与IDCT变换------------------14 第4章离散余弦变换的Matlab实现--------------------------214.1离散余弦变换------------------------------------214.2 Matlab仿真-------------------------------------22 心得体会-------------------------------------------------23 参考文献-------------------------------------------------24第5章绪论数字图像处理（Digital Image Processing）是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。
图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。
随着计算机技术、电子技术、和通信技术的发展，数字图像压缩在计算机和便携式系统中的应用越来越广泛。
数字化图像使得图像信号可以高质量地传输，并便于图像的检索、分析、处理和存储。
数字图像处理基础知识image_process
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数字图像处理概论
图 3.3
对数坐标直方图，平滑前
图 3.4
对数坐标直方图，两次平滑后，阈值 = 104
在实际情况下，图像常受到噪声等因素的影响，为了便于判定谷底位置，必须对直 方图进行平滑。采用低通滤波算法对直方图进行两次平滑，这样可以保证峰值位置误差 较小。图 3.4 为滤波后的结果。 图 3.5 是根据图 3.4 的阈值对图 3.1 进行阈值分割的结果。 即： 根据阈值将图像二值 化，将物体和背景置为黑白两色。对图像扫描一遍，灰度大于阈值的点置为 255，即白 色；小于等于阈值的点置为 0，即为黑色。 由于物体上有高光，所以二值化后，在黑色物体上会有小白点，如图 3.5 所示。为 了使形心计算的结果准确，我们必须将这些小白点填充为黑色。结果见图 3.6。
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数字图像处理概论
二. 图像的采集、格式
图像处理系统硬件结构：
计算机
物体
镜头
摄像头
模拟信号
图像采集卡
数字信号
NTSC 制、PAL 制 视频信号
内存
像素矩阵
0 0 0 图1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
256 级灰度 255
255 255 255 255 0
0 128 128 128 128 128 128
行
0
128 128 128 128 128 128
128
0 128 128 128 128 128 128 0 128 128 128 128 128 128 0 0 0 0 0 0 0
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本章学习目标
掌握数字图像处理的基本概念; 了解数字图像处理的应用领域； 了解数字图像处理的主要优势；
了解数字图像处理的研究内容与发展趋势；
掌握基于DSP的图像处理系统的特点与优势；
知识要点：
掌握数字图像处理的基本概念。
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(复习) 1.3 数字图像处理的应用领域
DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备均相 互兼容，同这样的系统接口来实现某种功能要比模拟系统 与这样的系统接口要容易的多； 第 20/26页
1.7.3 DSP图像处理系统的优势
（6）灵活性好
模拟系统的性能受元器件参数性能变化大, 而数字系统基本 不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产；
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1.7.1 DSP芯片的特点
DSP最突出的两个特点:
就是拥有强大的数据处理能力
高速的运行速度。
此外，它还具有可编程能力以及实时处理能力 ，它的性能远远超过一般用途的的微处理器。 DSP 芯片采用不同于普通单片机的体系结构， 具有如下显著特点：
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1.7.1 DSP芯片的特点
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1.7.1 DSP芯片的特点
（4）片内存储器：它减少了外部存储器的接口 。 （5）低耗能：DSP的正常功耗是0 5至4w。
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1.7.2 DSP芯片选择
对图像处理技术而言，由于要处理的数据 量大，计算复杂，计算中间结果精度要求 高，因此需要选择合适的DSP芯片；
（1）航天和航空方面 （2）生物医学工程方面 （3）通信工程方面 （4）工业和工程方面 （5）军事公安方面 （6）文化艺术方面 （7）机器人视觉方面 （8）视频和多媒体系统 （9）科学可视化 （10）电子商务
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(复习) 1.4 数字图像处理的优势
数字图像处理的优势主要体现在如下几个方面： （1）再现性好 （2）处理精度高 （3）适用面宽 （4）灵活性高
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1.7.2 DSP芯片选择
（3）其他考虑因素
在硬件方面还应考虑芯片的外部总线结构、片 上存储器结构、 DMA 功能、串行通信口和芯片 间通信能力等因素； 在软件方面主要是开发软件的功能性和时间要 求等因素。
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1.7.2 DSP芯片选择
目前，应用较为广泛的是公司TMS320C6000系 列的数字信号处理器；
当前DSP器件大都采用0.5μm～0.35μm CMOS 工艺，按 照CMOS 的发展趋势，DSP的运算速度再提高100 倍（达 到1600GIPS）是完全有可能的。
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习
题
1．简述常用的颜色空间。 2．简述数字图像处理的主要应用领域。 3．简述数字图像处理的主要优势。 4．简述数字图像处理的主要研究内容。 5．简述DSP数字图像处理的主要优势。
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1.7.2 DSP芯片选择
（2）根据DSP芯片运算速度选择具体芯片
运算速度是 DSP 芯片的一个最重要的性能指标 ，也是选择 DSP 芯片时所需考虑的一个主要因 素； DSP 芯片的运算速度一般采用 DSP 的指令周期 、单周期的乘加次数或采用数字信号处理中的 基准程序，如用FFT和数字滤波等的执行时间来 测评DSP芯片的速度性能。
1.7.3 DSP图像处理系统的优势
（3）可靠性强 DSP 系统以数字处理为基础, 受环境温度以及噪声的影响较 小,稳定性好，同时，采用大规模集成电路，故障率也远比 采用分立元件构成的模拟系统的故障率低； （4）集成度高 DSP 系统中的数字部件有高度的规范性, 便于大规模集成， 大规模生产，在DSP 系统中，由于DSP 芯片、CPLD、 FPGA等都是高集成度的产品，加上采用表面贴装技术， 体积得以大幅度压缩； （5） 接口方便
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(复习)1.5 数字图像处理系统的基本模块
一个基本的图像处理和分析系统可由五个模块表 示，即：采集、显示、存储、通信、处理和分析 模块。
图1.7 图像处理系统的基本模块
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1.7 基于DSP的图像处理系统
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1.7 基于DSP的图像处理系统
在通用计算机上用软件实现图像处理，可以提 供中等的图像处理能力，但此种方式几乎占用 CPU 全部的处理能力，速度相对较慢，不适于 实时处理，需要对其加以改进； 在通用计算机系统中加入专用的加速处理模块 不适用于嵌入式应用； 由于 DSP 易于满足图像处理中运算量大、实时 性强、数据传输速率高等性能要求，因此被广 泛的应用于图像处理领域。
美国德州TI公司自1982年推出第1代数字信号处 理器以来，现已相继推出了多代数字信号处理 器，成为世界上最大的DSP芯片供应商； TMS320C6000系列是TI公司于1997年推出的高 端系列的DSP； 该系列的 DSP 在芯片设计上，最初主要是针对 多通道无线通信和有线通信的应用领域，但由 于其优异的高速处理性能和出色的对外接口能 力，使它也很适用于图像处理领域
（1）哈弗机构：
DSP 芯片都采用哈弗结构且具有四套总线，即 程序数据总线，程序地址总线，数据数据总线 和数据地址总线。
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1.7.1 DSP芯片的特点
（ 2 ）流水线技术： DSP 多采用多级流水线技术，即 每条指令都划分为取指令，译码，取数据和执行等 不同阶段，每条指令的不同阶段分别由芯片分配到 不同的功能单元来完成，从而在没有提高时钟频率 的情况下降低了每条指令的执行时问。 （3）多并行处理单元：一般说来，DSP上面集成了多 个 并 行 处 理 单 元 ， 如 硬 件 乘 法 器 MUL ， 累 加 器 ACC，箅术逻辑单元ALU和DMA控制器等。
数字信号处理器原理A
第1章 DSP数字图像处 理基础知识
西安邮电大学 通信与信息工程学院 2014年2月
目 录
1.1 数字图像处理的起源及发展
1.2 数字图像处理的基本概念
1.3 数字图像处理的应用领域 1.4 数字图像处理的优势 1.5 数字图像处理的基本模块 1.6 数字图像处理的研究内容与发展方向 1.7 基于DSP的图像处理系统
1.7.4 DSP的发展趋势与前景
（3）定点DSP 是主流
从理论上讲，虽然浮点DSP 的动态范围比定点DSP 大，且 更适合DSP 的应用场合； 但定点运算的DSP 器件成本较低，对存储器的要求也较低 ，而且耗电量小；
因此，定点运算的可编程DSP 器件仍是市场上的主流产品
据统计，目前销售的DSP 器件中的绝大多数属于16 位定 点可编程DSP 器件，预计今后的比重将逐渐增大。
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1.7.4 DSP的发展趋势与前景
（2）可编程DSP 是主导产品
可编程DSP 给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可 在同一个DSP 平台上开发出各种不同型号的系列产品，以 满足不同用户的需求； 同时，可编程DSP 也为广大用户提供了易于升级的良好途 径。
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选择定点或浮点 DSP ，首先要看模数转换时需 要的比特数:
如果图像的每个像素小于 16bit ，则用 16bit 定点 DSP 即 可； 如果大于16bit，则需要用浮点DSP来捕捉更大的动态范 围
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1.7.2 DSP芯片选择
其次考虑算法的复杂度和经济问题； 一般说来，浮点 DSP 芯片的运算精度高，动态 范围大，寻址空间大，指令运算能力较强，但 功耗大、成本高、体积较大； 定点 DSP芯片的运算精度与浮点 DSP 芯片相同 ( 数据位数和浮点芯片相同的情况下 ) ，而功耗、 成本、体积与浮点 DSP 芯片相比较小，且易于 实现，稳定性好。
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1.7.4 DSP的发展趋势与前景
（4）追求更高的运算速度
目前, 一般的DSP 运算速度为100MIPS，即每秒钟可运算 一亿条指令； 由于电子设备的个人化和客户化趋势，DSP 必须追求更高 更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐；
DSP 运算速度的提高，主要依靠新工艺改进芯片结构；
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）系统级集成DSP 是潮流
缩小DSP 芯片尺寸始终是DSP 技术的发展方向。当前的 DSP 多数基于RISC（精简指令集计算）结构，这种结构 的优点是尺寸小、功耗低、性能高； 各DSP 制造商纷纷采用新工艺，改进DSP 芯核，并将几个 DSP 芯核、MPU 芯核、专用处理单元、外围电路单元、 存储单元集成在一个芯片上，成为DSP 系统级集成电路。
（7）保密性好
DSP 系统隐蔽内部总线地址变化，做成ASIC，保密性能几
乎无懈可击；
（8）时分复用
可使用一套DSP 系统分时处理几个通道的信号，这与每一 路都必须花费一套硬件的模拟系统比起来，可以大大降低 成本。
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1.7.4 DSP的发展趋势与前景
DSP 在其发展道路上不断满足人们日益提高的应 用要求，正在逐渐朝向个性化和低功耗的方向发 展 因此，DSP 发展的前景是非常乐观的。
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1.7.3 DSP图像处理系统的优势
基于DSP的图像处理系统利用C6000这种具有强大 运算能力的 DSP 芯片，来满足图像处理系统中对 运算速度的要求； 以DSP为核心的图像处理系统具有以下优点：
（1）编程方便 DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中 灵活方便地对软件进行修改和升级； （2）精度高 模拟网络中元件（R,L,C 等） 精度很难达到10-3 以上， 而 16 位数字系统可以达到10-5 的精度, 定点DSP 芯片字长16 位，CALU(中央算术逻辑单元)和累加器32 位，浮点DSP 芯片字长32位，累加器40 位； 第 19/26页