【正文】 信號處理領(lǐng)域的理論研究成果應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中， 并且推動了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展， 也 對圖像處理等領(lǐng)域的 技術(shù)發(fā)展 起到了十分重要的作用。 計(jì)算機(jī)視覺處理可以看作是為實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)從包含有大量的不相關(guān)的變量中抽取不變量，總之就是簡化信息。 邊緣檢測通常是機(jī)器視覺系統(tǒng)處理圖像的第一個(gè)階段，中國民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 是機(jī)器視覺領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)典的研究課題之一，其結(jié)果的正確性和可靠性將直接影響到機(jī)器視覺系統(tǒng)對客觀世界的理解 [2]。 文中各邊緣檢測算法 均在 DSP 軟件仿真工具 CCS 中進(jìn)行了 仿真 實(shí)現(xiàn) ，并根據(jù)仿真結(jié)果對各算法加以 了 比較。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本文 分析 研究了 梯度、Roberts、 Prewitt、 Sobel、 Kirsch、 Laplacian、 Marr 等算法 ， 同時(shí)還 給 出了一種新型的 邊緣 檢測 算法。 關(guān)鍵 詞 ： 邊緣檢測 DSP CCS 模板 匹配 Analysis of Image Edge Detection Based on DSP Devices Song Dengliang Abstract: Edge detection is one of the most fundamentals in image processing and analyzing, which is still unsolved so far, and has been research hot in the domain of image processing and analysis technique. In this thesis, the edge detection algorithms researched include Gradient, Roberts, Prewitt, Sobel, Kirsch, Laplacian and Marr. At the same time, a new detection algorithm is put forward. All the edge detection algorithms involved have been simulated using the DSP software simulation tools of CCS, and pared with each other based on their simulation results. Just taking the unique features of DSP devices into account, such as: stability, repeatability, highspeed, in particular programmable and easy to achieve adaptive processing, thus this thesis adopts the new approach. Moreover, the most basic pattern recognition algorithm template matching algorithm is introduced and simulated using CCS. Key words: Edge detection DSP CCS Pattern recognition 目 錄 II 引言 ..................................................................... 3 第 1章 邊緣檢測及 BMP 位圖介紹 ............................................ 3 邊緣概述 ........................................................... 3 邊緣檢測 ........................................................... 4 邊緣檢測的重要性 ................................................... 4 BMP 位圖 ............................................................ 4 BMP 位圖概述 .................................................... 4 BMP 位圖的文件結(jié)構(gòu) .............................................. 5 BMP 位圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) .............................................. 5 本文用于邊緣檢測的圖像 .......................................... 7 第 2章 DSP 及其軟件開發(fā)工具 CCS ........................................... 8 DSP 概述 ............................................................ 8 DSP 芯片的特點(diǎn) .................................................. 8 DSP 芯片的開發(fā)工具 .............................................. 8 DSP 的現(xiàn)狀及未來發(fā)展 ............................................ 9 DSP 的軟件開發(fā)工具 CCS ............................................. 10 CCS 概況 ....................................................... 10 CCS 的工作模式 ................................................. 11 CCS 的系統(tǒng)配置 ................................................. 11 CCS 的開發(fā)流程 ................................................. 12 CCS 集成開發(fā)環(huán)境的功能 ......................................... 12 軟件開發(fā)時(shí)需注意的問題 ........................................ 14 第 3章 邊緣檢測算法 ..................................................... 16 邊緣檢測的一般步驟 ................................................ 16 常見的邊緣檢測算子 ................................................ 17 梯度算子 ....................................................... 17 Roberts 算子 ................................................... 18 Prewitt 算子 ................................................... 19 Sobel 算子 ..................................................... 20 III Kirsch 算子 .................................................... 20 Laplacian 算子 ................................................. 21 Marr 算子 ...................................................... 21 基于模板的邊緣檢測算子 ............................................. 22 算法的具體實(shí)現(xiàn)過程 ................................................. 23 算法仿 真結(jié)果 ....................................................... 24 針對 (a)圖像的算法評價(jià)之邊緣的細(xì)化程度 ......................... 25 針對 (b)圖像的算法評價(jià)之邊緣的連續(xù)性 ........................... 26 針對 (c)圖像的算法評價(jià)之邊緣的光滑性 ........................... 27 算法比較 結(jié)果 統(tǒng)計(jì) .............................................. 27 第 4章 模板匹配 ......................................................... 29 模板匹配的概念 ..................................................... 29 模板匹配的方法 .................................................... 29 算法實(shí)驗(yàn)仿真 ...................................................... 31 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果 ...................................................... 32 結(jié)論 .................................................................... 33 參考文獻(xiàn) ................................................................ 34 后記 .................................................................... 35 附錄 A 程序清單 .......................................................... 36 附錄 B 外文資料翻譯 ...................................................... 45 外文資料翻譯原文部分： .................................................. 45 外文資料翻譯譯文部分： .................................................. 51 引言 邊緣是圖像的最基本 特征 [1]。隨著計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，迫切需要視覺早期階段 的突破，需要尋求較好的邊緣檢測算法。因此，邊緣檢測也是圖像處理的重要內(nèi)容。隨著 DSP 芯片集成度、運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)吞吐率等性能的不斷提高， DSP 己被廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)圖像處理領(lǐng)域 [3]。階躍邊緣 位于其 兩邊的 像素 灰度值 有 明顯不同 的地方 ；屋頂邊緣位于灰度值從增加到減少的轉(zhuǎn)折處。利用一階導(dǎo)數(shù)最大值 和 二階導(dǎo)數(shù)過零點(diǎn)性質(zhì)來得出不同算法。這個(gè)事實(shí)為機(jī)器視覺的研究提供了重要啟示，即 :物體可用其邊界來表示，由圖像灰度不連續(xù)點(diǎn)組成的基元圖攜帶了原始圖像的絕大部分有用信息 [4]。在圖像檢索中，對邊緣特征的提取 也是正確搜索圖像數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵。另外， 運(yùn)動目標(biāo)的識別與跟蹤也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，對本 文研究的各種具體的邊緣檢測方法，如將其應(yīng)用于具體實(shí)際應(yīng)用， 從而 提取 指定的目標(biāo)具有重大的意義。下面就對 BMP 位圖進(jìn)行一下介紹。 BMP 文件存儲數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序 [5]。 其結(jié)構(gòu)定義如下 : typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { WORD bf Type； // 位圖文件的類型，必須為 BMP(01字節(jié) ) DWORD bfSize； // 位圖文件的大小，以字節(jié)為單位 (25 字節(jié) ) WORD bfReserved1； // 位圖文件保留字，必須為 0(67 字節(jié) ) WORD bfReserved2； // 位圖文件保留字，必須