【正文】 在 模板 和圖像重疊部分完全不一致的情況下，如果在 模板 內(nèi)的各像素與圖像重合部分對(duì)應(yīng)的像素的差的絕對(duì)值 依次增加 下去，其和就會(huì)急劇增大。實(shí)驗(yàn)采用高精度定位模板匹配法和高速模板匹配法的結(jié)合算法。這樣，即使模板匹配時(shí)從圖像對(duì)象物的真實(shí)位置稍微離開(kāi)一點(diǎn)，也表現(xiàn)出相當(dāng)高的相似度。 max | |s ft?||s f t dxdy???2()s f t dxdy???( , ) ( , ) ( , )sm i j t x y f x i y j d x d y? ? ???2( , )( , )( , )sm i jm i jf x i y j d x d y? ?????2 2[ ( , ) ] [ ( , ) ]( , )[ ( , ) ] [ ( , ) ]sssf x i y j f t x y t d x d ym i jf x i y j f d x d y t x y t d x d y? ? ? ? ??? ? ? ????? ??f t中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 SSDA 法計(jì)算圖像 f(x,y)在像素 (i,j)的非相似度 m(i,j)作為匹配尺度。作為匹配的尺度，應(yīng)具有位移不變、尺度不變、旋轉(zhuǎn)不變等性質(zhì)，同時(shí)對(duì)噪聲不敏 感。這就是模式識(shí)別的問(wèn)題。一般的邊緣 的判斷方法都不注重這個(gè)性能，邊緣檢測(cè)的光滑性度量也使用人眼定性 判斷。 圖 對(duì) 圖像（ a）的各 算法 邊緣檢測(cè)效果圖 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 針對(duì) (b)圖像的算法評(píng) 價(jià) 之 邊緣的連續(xù)性 邊緣的連續(xù)性要求檢測(cè)結(jié)果是連續(xù)的，需要邊緣檢測(cè)算法對(duì)噪聲的影響要小，圖像中的噪聲會(huì)導(dǎo)致邊緣不連續(xù)。 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 針對(duì) (a)圖像的算法評(píng)價(jià) 之 邊緣的細(xì)化程度 邊緣的細(xì)化程度就是檢測(cè)到的邊緣的 寬度。 (4)分別用所制作的兩個(gè)檢測(cè)模板依次滑過(guò)整幅圖像， 并 對(duì)每一像素按公式（ 34）計(jì)算其梯度 幅值 ， 再根據(jù)實(shí)際需要選擇 合適 的圖像增強(qiáng)方式， 得到其增強(qiáng)圖像。 的具體 實(shí)現(xiàn)過(guò)程 本文研究是 基于 DSP 器件的圖像邊緣檢測(cè)， 這里 主要 考慮的是 各 邊緣檢測(cè) 算 法如何在 CCS 中的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。 2 2 2[ ( , ) * ( , ) ] * ( , )g h x y f x y h f x y? ? ? ? ?222222 24( ) ( , )xyxy e f x y???????? ? ?( , )gxy??圖 Marr 算子常用模板 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 其實(shí)，邊緣往往具有以下特征： (1)灰度突變； (2)是不同區(qū)域的邊界； (3)具有方向性 。 其特點(diǎn)是：這個(gè)算子在定義域內(nèi)平均值為零，將不會(huì)改變圖像的整體動(dòng)態(tài)范圍。 Marr 算子 正如上 面所提到的，利用圖像強(qiáng)度二階導(dǎo)數(shù)的零交叉點(diǎn)來(lái)求邊緣點(diǎn)的算法對(duì)噪聲十分敏感。常用的八方向 Kirsch 算子 3 3 模板如圖 ，各方向的夾角為 45 度。 39。 Prewitt 算子 為在檢測(cè)邊緣的同時(shí)減少噪聲的影響， Prewitt 從加大邊緣檢測(cè)算子的 模板 大小出發(fā)，由 2 2 擴(kuò)大到 3 3 來(lái)計(jì)算差分。根據(jù)灰度迅速變化處一階導(dǎo)數(shù)達(dá)到最大 值的 原理，利用導(dǎo)數(shù)算子檢測(cè)邊緣。39。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常用絕對(duì)值來(lái)近似梯度 幅值： （ 34） 或 梯度的幅值實(shí)際上與邊緣的方向無(wú)關(guān)，這樣的算子稱(chēng)為各向同性算子 (Isotropic Operator)。最簡(jiǎn)單的邊緣檢測(cè)判據(jù)是梯度幅值閾值判據(jù)。 本文采用的是空間低通濾波法進(jìn)行平滑濾波。 Link 的 cmd 文件用于 DSP 代碼的定位。 大大地方便了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員，加強(qiáng)了 對(duì)文件 管理， 大大地 提高了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的效率。 此時(shí) CCS 已經(jīng)被設(shè)置成 Simulator 方式 (軟件仿真 TMS320VC5509 器件的方式 [7])，如果一直使用這一方式就不需要重新進(jìn)行以上 配置 操作了。它的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了 DSP 的開(kāi)發(fā)工作。 C64xx 系列是新發(fā)展，性能是 C62xx 的10 倍。 4. TMS320C5000 系列包括 C54x 和 C55x 系列。 代碼調(diào)試工具的作用是對(duì) DSP 程序及目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，使之能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。 DSP 芯片的開(kāi)發(fā)工具可以劃分為代碼生成工具和代碼調(diào)試工具兩類(lèi) [6]。數(shù)字信號(hào)處理是一種 通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。 在數(shù)字圖像處理中，許多算法就是針對(duì) 24 位真彩色位圖或 8 位灰度位圖設(shè)計(jì)的。 BMP 位圖 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1 BMP 文件組成 BMP 文件由文件頭、位圖信息頭、顏色信息和圖形數(shù)據(jù)四部分組成。 BMP 位圖 由于本文用于邊緣檢測(cè)的圖像是 256 色 BMP 位圖，所 以必須了解它在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 形式。 邊緣檢測(cè)的重要性 圖像邊緣反映了圖像中最有價(jià)值的信息，對(duì)邊緣的檢測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的最重要、最經(jīng)典的課題之一。其 方向 導(dǎo)數(shù) 的 變化規(guī)律如圖 。 由于圖像處理的數(shù)據(jù)量大、 計(jì) 算復(fù)雜、 數(shù)據(jù)處理相關(guān)性高，因此圖像處理系統(tǒng)必須具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力。圖像邊緣檢測(cè)作為視覺(jué)的初級(jí)階段，有著很長(zhǎng)的研究歷史，新理論、新方法不斷涌現(xiàn) ,一直是圖像處理與分析技術(shù) 領(lǐng)域 中的研究熱點(diǎn) 。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 基于 DSP 器件的圖像邊緣檢測(cè)的分析研究 摘 要： 邊緣檢測(cè)是圖像處理與分析中最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一，是至今仍沒(méi)有得到圓滿解決的一類(lèi)問(wèn)題 ，也 一直是圖像處理與分析技術(shù) 領(lǐng)域 中的研究熱點(diǎn)。這一方面說(shuō)明該研究方向本身的重要性，另一方面也反映出了它的深度與難度。在實(shí) 際 的應(yīng)用環(huán)境中，一方面，需要提出更好的圖像處理理論以提高系統(tǒng)的性能 ， 如圖像邊緣檢測(cè)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像處理中應(yīng)用等 ； 另一方面需要在復(fù)雜度提高的情況下，保證系統(tǒng)的處理速度，達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求，以保證系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。 需要說(shuō)明的是 ，一般 圖像 的 邊緣檢測(cè)算法都是針對(duì)階躍邊緣提出的。在工程應(yīng)用領(lǐng)域中常需根據(jù)生產(chǎn)零件的輪廓特征來(lái)進(jìn)行物體的識(shí)別。這樣才能準(zhǔn)確讀取 其 實(shí)際的位圖數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步在 CCS 中 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 2 BMP 文件頭 (14 字節(jié) ) BMP 文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有 BMP 文件的類(lèi)型、文件大小和位圖起始位置等信息。 本文采用的圖像是 8 位 256 色的 灰度 BMP 圖像，大小 160 146，占用 24438個(gè)字節(jié)。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 代碼生成工具的作用是將 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言或者兩者的混合語(yǔ)言編寫(xiě)的 DSP 源代碼程序編譯、匯編并鏈接成可執(zhí)行的 DSP 代碼。 DSP 的 現(xiàn)狀 及 未來(lái)發(fā)展 DSP 應(yīng)用的快速發(fā)展為數(shù)字信息產(chǎn)品帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間，并將支持通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的數(shù)字化融合。其中 VC54xx 還不斷有新的器件出現(xiàn)，如： TMS320VC5471（ DSP＋ ARM7）。 6. OMAP 系列是 TI 專(zhuān)門(mén)用于多媒體領(lǐng)域的芯片，它是 C55＋ ARM9，性能卓越，非常適合于手持設(shè)備、 Inter 終端等多媒體應(yīng)用。 設(shè)計(jì)方案 編輯、編譯 和鏈接 生成代碼 調(diào)試、語(yǔ)法 檢查和斷點(diǎn) 設(shè)置等 實(shí)時(shí)觀察 分析、統(tǒng)計(jì) 和跟蹤 圖 CCS 的開(kāi)發(fā)流程 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 CCS 的工作模式 CCS 有兩種工作模式： 軟件仿真器模式：可以脫離 DSP 芯片，在 PC 機(jī)上模擬 DSP 的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。 CCS 的開(kāi)發(fā)流程 將 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言或者兩者的混合語(yǔ)言編寫(xiě)的 DSP 源代碼程序編譯、匯編并鏈接成可執(zhí)行的 DSP 代碼 并調(diào)試的過(guò)程 。 CCS 的調(diào)試工具以下功能： ● 設(shè)置一個(gè)或多個(gè)斷點(diǎn)； ● 使用 Watch 窗口查看變量； ● 查看、編輯存儲(chǔ)器和寄存器的值； 圖 工程管理界面 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 ● 觀察 C 語(yǔ)言指令及其反匯編代碼； ● 使用圖形窗口顯示直觀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。由于 DSP 的編 譯器的編譯結(jié)果是未定位的，DSP 沒(méi)有操作系統(tǒng)來(lái)定位執(zhí)行代碼，每個(gè) 用 戶(hù)設(shè)計(jì)的 DSP 系統(tǒng)的配置也不盡相同，因此需要用戶(hù)自己定義代碼的安裝位置。 增強(qiáng)：增強(qiáng)邊緣的基礎(chǔ)是確定圖像各點(diǎn)鄰域強(qiáng)度的變化值。 本文采用的是一維最大熵閾值分割方法進(jìn)行閾值判斷 [8]。 39。( , ) | | | |xygrad x y f f??39。這種算子 僅計(jì)算相鄰像素的灰度差，對(duì)噪聲敏感，無(wú)法抑制噪聲的影響 。 其差分計(jì)算式如下： （ 311） （ 312） 其對(duì)應(yīng)的 模板 如圖 ： Prewitt 算子 沒(méi)有把重點(diǎn)放在接近模板中心的像素點(diǎn)。 | ( 1 , 1 ) ( 1 , ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , ) ( 1 , 1 ) |xf f x y f x y f x y f x y f x y f x y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?39。 39。所以，希望在邊緣增強(qiáng)前濾除噪聲。因?yàn)?2h? 的平滑性質(zhì)能減少噪聲的影響，所以當(dāng)邊緣模糊或噪聲較大時(shí)，利用 2h? 檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)能提供較可靠地邊緣位置。 根據(jù)邊緣的這三個(gè)特征，可以判定所關(guān)心的區(qū)域其特征是否存在差異來(lái)判定是否存在邊緣的可能性。 由于 DSP 的代碼需要絕對(duì)定位 ，不像一般的軟件是由系統(tǒng) 定位，所以需要編寫(xiě)與之對(duì)應(yīng) 的 鏈接文件，進(jìn)行準(zhǔn)確定位。 (5)用一維最大熵閾值分割方法， 計(jì)算出閾值 （ 也可根據(jù)需要，進(jìn)行人為設(shè)置 ） 。算法本身的設(shè)計(jì)決定了邊緣的細(xì)化程度。不連續(xù)的算法直接會(huì)導(dǎo)致圖像邊緣斷裂，甚至錯(cuò)誤連接其他邊緣，造成分割錯(cuò)誤。 此例， 采用的是一幅 自然的真實(shí)圖像。本文介紹并實(shí)現(xiàn)一種最原始、最基本的模式識(shí)別方法 模板 匹配 。 這有兩類(lèi)表達(dá)方式： 一、 非相似度形式 （ 41） （ 42） （ 43） 式中 S表示 t(x,y)的定 義域。 (47) 其中 t(x,y)為檢測(cè) 模板 ， 模板 大小為 n m。 為了達(dá)到這 一目的，提出了基于圖案輪廓的特征匹配方法。 算法 實(shí)驗(yàn)仿真 為了驗(yàn)證模板匹配算法，現(xiàn)用仿真實(shí)驗(yàn)加以說(shuō)明。 如果在坐標(biāo) (i,j)處 模板 與圖像一致，則 m(i,j)值很小，相反則較大。 二、 相似度形式 （ 44）