《基于DSP的图像处理》-dsp课程设计要点

2.
图像处理主要是指对原始图像进行加工，使其具有更好的视觉效果或满足某些特定场合的应用要求。由于图像具有信息量大、某些场合下对实时性要求较高的特点，所以对处理芯片的运算速度有较高要求。DSP芯片具有运算速度快，数据吞吐率高等优点，故在图像处理中得到广泛应用。
本课题利用TMS320C54X系列的DSP芯片进行图像处理，实现对图像的读入、分析、翻转、二值化及反色等处理。
3.2.3
利用3.1中介绍的灰度分级，利用已经得到的图像整体的灰度等级，为每级的图像设定一个二值化阈值T。0级的灰度在0～63之间，阈值T设为32；1级的灰度在64～127之间，阈值T设为96；2级的灰度在128～191之间，阈T设为160；3级灰度在192～255之间，阈值T设为224。
该方法首先将图像划分为若干子集，在根据各子集的灰度状况各自设定二值化阈值。
3.
3.1
数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机图像处理，它是指利用计算机和其它高速、大规模集成数字硬件，对从图像信息转换来的数字电信号进行某些数字运算或处理，以期提高图像的质量或达到人们所预想的结果。
数字图像处理中常将图像像素点的灰度分为256个等级，其中0为黑色，255为白色，0到255之间的等级灰度逐渐减小。
3.2
3.2.1
一幅图像包括目标物体、背景和噪声。目标物体和背景等在灰度值上有明显差异。因此，为了从多值的数字图像中直接提取目标物体，常设定一灰度阈值T，将图像分为两个部分，灰度大于T的像素群及灰度小于T的像素群。上述就是二值化处理的方法。
本课设中设计了两种二值化方式：全局二值化，局部二值化。
3.2.2
优化的阈值计算方式应当更多地依赖于各部分图像自身的特征，以求所得的阈值能更好地反映该部分的情况。一种具体优化方法是：根据各部分像素灰度值的平均值E，像素之间的差平方P，像素之间的均方根值Q等各种局部特征，设定一个参数方程进行阈值的计算。例如：T=a*E+b*P+c*Q，其中a,b,c是自由参数。这样得出来的二值化图像就更能表现出二值化图像中的细节。
根据确定的二值化阈值T，我们对以读入的图像进行处理，对于图像中所有像素点，灰度值大于T的，将其灰度设为255,；灰度值小于T的，将其灰度值设为0。这样实现了图像的全局二值化。
全局二值化为这张图像设定了统一的二值化阈值，但实际图像的各个部分平均灰度状况并不统一。因此全局二值化在表现图像细节方面存在缺陷。
为简化处理过程，本课设中实际将图像划分为四个大小相等部分。再后逐一计算每个部分的平均灰度值，以此作为二值化阈值。随后根据各部分自身阈值，分别进行二值化处理。最后再将处理后的各部分进行整合，得到处理后的图像。
以上方法相对于全局二值化有一定改善，但仍有缺陷。它将图像划分为若干小部分，各个部分阈值选取为自身的灰度平均值，因此，对各个部分而言，实质上还是选取了一个统一阈值。对此，可通过优化各部分阈值计算方法来进一步改善效果。
图像是由若干像素组成，每个像素都有确定的灰度值。所以一幅图像，可以用每一个像素点的位置及其灰度值来描述。以此为依据，对于二维图像，我们采用了一个二维数组，每个数组元素存储一个像素点的信息，数组元素标号可以表示像素点的横纵坐标，数组元素的值就为像素点的灰度值。通过这种方法，我们就可以将整张图像的信息读入DSP存储空间中。
《基于DSP的图像处理》
DSP课程设计报告
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2012年9月13日
1课程设计目的………………………………………………1
2课程设计题目背景描述和要求……………………………1
3课程设计报告内容…………………………………………1
4总结…………………………………………………………4
图像读入后，根据每一个像素点的灰度值可以计算出整张图像的平均灰度值。根据这一平均值我们将图像分为四个等级：0～63为0级，64～127为1级，128～191为2级，192～255为3级。
图像分级完成后，结果通过实验板上LP0～LP4四个LED小灯进行指示，每个等级对应一个小灯，某一个灯亮即表示图像平均灰度处于该级。
通过对二维数组元素的各种位置变换，均可以得到多种图像的翻转变换或局部翻转变换。
反色处理则是对3.2中已得二值化处理后的图像进行的一种处理。二值化处理后的图像将目标对象和背景等进行了明确的区分，其中之一为白色，则另一个必为黑色。而其中具体是目标对象为白，背景为黑，还是这好相反，则是由图像本身特性决定的。假如我们期望以白色标记目标对象，而二值化结果却正好相反时，就可以采用反色处理。
3.3
翻转也是图像处理中常用的处理方式。如3.1中所说，本课设中将图像读入后是用一个二维数组进行存储的，因此数字图像实质上可以看作是一个矩阵，图像的翻转也就可以当做是矩阵的翻转进行处理。
根据3.1中已得的图像分级情况，我们对图像进行了不同的翻转处理。0级和1级进行水平翻转，通过对二维数组同行元素进行左右调换实现；2计和3级进行竖直翻转，通过对二维数组同列元素进行上下调换实现。
二值化处理后图像所有像素点均只有黑白两种颜色。将其中黑色的变为白色，也即灰度值从0变为255；同时白色变为黑色，也即灰度值从255变为0，便实现了图像的反色处理。
4.
通过本次课程设计，将课堂教学的知识应用于实践。在这个过程中，我们先对图像的知识进行基本的了解，并且将图像转化为数组进行存储，处理。我们还学习了ccs软件的基本应用，这对于我们以后的工作也是非常重要的。同时通过这次实践进一步提高了我们的c语言水平。最重要的是对我们思维的开拓，从开始的数组化图像到后来局部二值化的想法，通过向老师提问，网上查找资料等方式我们一步一步完善我们的课程设计，最终完成了我们的课设目的。
5参考文献……………………………………………………4
6附录…………………………………………………………5
1.课程设计目的
利用TMS320C54X实验板实现以下功能：1、求图像的平均灰度值；2、利用四个LED小灯进行指示四个等级的灰度值；3、根据图像灰度等级对图像进行不同的变换（水平翻转、竖直翻转等）；4、对图像进行二值化处理，包括全局二值化和局部二值化两种处理方式；5、对图像进行反色处理。