實(shí)驗(yàn)二 利用DSP實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理

1、 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院1利用利用DSP實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院2（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?shí)驗(yàn)?zāi)康? 1了解圖像灰度處理基本原理和方法。了解圖像灰度處理基本原理和方法。2 2了解利用了解利用MatlabMatlab實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理的方法。實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理的方法。3 3掌握掌握TMS320C6000 CSLTMS320C6000 CSL庫(kù)的使用。庫(kù)的使用。 4 4掌握

2、利用掌握利用DM642DM642實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理的方法。實(shí)現(xiàn)圖像的灰度處理的方法。 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院3（二）實(shí)驗(yàn)原理（二）實(shí)驗(yàn)原理常用的色彩空間有RGB和YUV色彩空間。采用RGB編碼方法，每種顏色都可用三個(gè)變量來(lái)表示紅色、綠色以及藍(lán)色的強(qiáng)度。 YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸，可兼容早期的黑白顯示系統(tǒng)。因?yàn)镽GB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸，與RGB視頻信號(hào)傳輸相比，YUV只需占用極少的帶寬。RGB編碼方法缺乏與早期黑白顯示系統(tǒng)的良好兼容性，因此很多廠商經(jīng)常將RGB轉(zhuǎn)換成YUV顏色空間，

3、處理完成再根據(jù)需要換回RGB格式，以便在計(jì)算機(jī)上顯示彩色圖形。 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院4 YCbCr是YUV的一個(gè)特例。Y是亮度值信號(hào)，Cb、Cr是色差信號(hào)。圖像處理與傳輸中，只傳輸和存儲(chǔ)Y和Cb、Cr值，而且Cb和Cr的分辨率可以比Y低。這就減少了表示圖像的數(shù)據(jù)量。在本圖像處理實(shí)驗(yàn)中采用YCbCr 4 2 2的格式。 色度采用比亮度低的分辨率進(jìn)行采樣是一種簡(jiǎn)單而有效的壓縮辦法?；叶葓D(Grayscale image)是指將圖像按照灰度等級(jí)的數(shù)目來(lái)劃分后形成的圖像，在黑色與白色之間還有不同級(jí)的顏色深度。

4、灰度模式最多使用256級(jí)(8位)灰度來(lái)表現(xiàn)圖像，圖像中的每個(gè)像素有位于0255之間的某個(gè)亮度值（0：黑色、255：白色，灰度 值 越大 ，點(diǎn) 越亮 ）。 如果將一個(gè)YUV圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，可以將U和V分量設(shè)置為0，同時(shí)保持Y不變就可以了。將彩色圖像變?yōu)榛叶葓D的實(shí)現(xiàn)方法很多。一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方法是，將CbCr分量的值賦為0 x80，Y分量值保持不變即可。 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院5（三）（三） Matlab實(shí)現(xiàn)灰度處理實(shí)現(xiàn)灰度處理Matlab中提供函數(shù)rgb2gray()可以將RGB圖像或色圖(colorm

5、ap)轉(zhuǎn)換為灰度圖。YUV圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像的Matlab程序% graym.m I=imread(lenna.bmp); %讀取原圖像figure(1);imshow(I);title(原始圖像);J=0.299*I(:,:,1)+0.587*I(:,:,2)+0.114*I(:,:,3); %將YUV圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像%利用公式Y(jié) = 0.299R + 0.587G + 0.114B%J = rgb2gray(I); %也可以使用此函數(shù)將RGB圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像figure(2);imshow(J);title(灰度圖像); Leading Digital Signal Processin

6、g北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院6將graym.m文件和bmp圖像文件復(fù)制到“我的文檔MATLAB”文件夾下面。在Matlab中運(yùn)行該程序，生成下面的圖像 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院7（四）（四）灰度處理灰度處理DSP程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 在視頻顯示任務(wù)的循環(huán)中，程序首先將捕獲到的視頻數(shù)據(jù)YCbCr讀入輸入緩沖區(qū)，再對(duì)輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像灰度處理，處理后的數(shù)據(jù)放入到輸出緩沖區(qū)。然后將輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)放入顯示緩沖區(qū)。實(shí)驗(yàn)一 “DSP圖像采集與傳輸”工程已經(jīng)給出了完整的圖像采集與顯示程序，本實(shí)

7、驗(yàn)只需要將灰度處理算法程序嵌入到dm642main.c中即可，而其它程序可以不作改動(dòng)。 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院8PAL制式的模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后包含576行*720列個(gè)像素，一幀圖像分解為奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)兩幅圖像 ，分別包含288行*720列個(gè)像素。像素亮度值在Y（亮度）緩沖區(qū)中的序號(hào)=緩沖區(qū)的起始地址+所在行號(hào)*每行的像素?cái)?shù)+像素的列位置像素色度值在Cb、Cr（色度）緩沖區(qū)中的序號(hào)=緩沖區(qū)的起始地址+所在行號(hào)*每行的像素?cái)?shù)/2+像素的列位置/2圖像緩沖區(qū)包括圖像采集緩沖區(qū)、圖像臨時(shí)緩沖區(qū)和圖像顯示緩

8、沖區(qū)。每個(gè)緩沖區(qū)包括圖像亮度緩沖區(qū)Y、圖像色度緩沖區(qū)Cb、圖像色度緩沖區(qū)Cr。其中色度緩沖區(qū)的大小是亮度緩沖區(qū)的一半，每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的Y（亮度）、Cb、Cr（色度）值在緩沖區(qū)中位置序號(hào)如下。1、圖像灰度處理部分程序代碼及分析、圖像灰度處理部分程序代碼及分析 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院9 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院10圖像灰度處理算法圖像灰度處理算法程序流程圖程序流程圖 Leading Digital Signal Proc

9、essing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院11圖像緩沖區(qū)圖像緩沖區(qū)/*采集與顯示緩沖區(qū)的首址*/Uint32 capYbuffer = 0 x80000000;Uint32 capCbbuffer = 0 x800675c0;Uint32 capCrbuffer = 0 x8009b0a0;Uint32 disYbuffer = 0 x80100000;Uint32 disCbbuffer = 0 x801675c0; Uint32 disCrbuffer = 0 x8019b0a0;Uint32 tempYbuffer = 0 x80200000; /臨時(shí)Uint32 te

10、mpCbbuffer = 0 x80300000; /臨時(shí) Uint32 tempCrbuffer = 0 x80400000; /臨時(shí)采集緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)臨時(shí)緩沖區(qū) Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院12在dm642main.c中圖像顯示(bt656_display_start(vpHchannel0);)之前添加：removeColor();。函數(shù)體如下：void removeColor() /*灰度顯示處理算法程序*/int i,j;/奇數(shù)行for(i=intALines;iintDLines;i+)/行數(shù)

11、for(j=intAPixels/2;j 1) + j) = 0 x80; *(Uint8 *)(tempCrbuffer + i * (numPixels 1) + j) = 0 x80; /偶數(shù)行for(i=numLines/2+intALines;inumLines/2+intDLines;i+)/行數(shù) for(j=intAPixels/2;j 1) + j) = 0 x80; *(Uint8 *)(tempCrbuffer + i * (numPixels 1) + j) = 0 x80; 灰度變換程序灰度變換程序 Leading Digital Signal Processing北京

12、交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院132 2、CSLCSL初始化初始化TMS320C6000系列芯片支持庫(kù)（CSL）是一組應(yīng)用程序接口，用于配置和控制片上外設(shè)。使用CSL可以為開(kāi)發(fā)者省去很多的硬件相關(guān)工作。包括簡(jiǎn)化外設(shè)使用，器件層的互相兼容，縮短開(kāi)發(fā)周期，易移植和標(biāo)準(zhǔn)化。CSL提供了一個(gè)用于配置和控制片上外設(shè)的C語(yǔ)言接口，此接口由各個(gè)分立的模塊組成，并被編譯保存為庫(kù)文件。每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的外設(shè)，除了個(gè)別提供通用程序支持的模塊，如：中斷請(qǐng)求模塊（IRQ）（包括中斷管理接口函數(shù)）和用于芯片全局設(shè)置的CHIP模塊。CSL提供兩種類(lèi)型的函數(shù)來(lái)初始化外設(shè)寄存器：PER_config()和P

13、ER_configArgs()。PER_config()初始化CSL模塊的外設(shè)控制寄存器。該函數(shù)需要一個(gè)地址參數(shù)來(lái)指定外設(shè)寄存器的地址。每個(gè)模塊的配置結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類(lèi)型定義中包含PER_config()函數(shù)。 Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院14PER_config()函數(shù)的結(jié)構(gòu)PER_config MyConfig = Reg0, Reg1 ； PER_config（&MyConfig）；PER_configArgs()將單個(gè)寄存器值寫(xiě)入寄存器中，比如：PER_configArgs(reg0, reg1,)；調(diào)用其它任何CSL API函數(shù)之前必須先調(diào)用CSL_int()函數(shù)。如果使用CSL庫(kù)，在工程中添加cslDM642.lib，頭文件需要包含csl.h，在文件中添加CSL_init(); Leading Digital Signal Processing北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院北京交通大學(xué)電子信息學(xué)院15（五）實(shí)驗(yàn)思考題（五）實(shí)驗(yàn)思考題1在