【正文】 （ 45） （ 46） 式中， ， 分別表示 f(x+i,y+j),t(x,y)在 S內(nèi)的均值。當(dāng)對(duì)象的圖案以圖像的形式表現(xiàn)時(shí)根據(jù)該圖案 與一幅圖像的各部分的相似度判斷其是否存在，并求得對(duì)象在圖像中位置的操作就叫做 模板 匹配 [10]。 其主要的不同點(diǎn)是：用各算法模板檢測(cè)出的邊緣的 光滑 性不同。從 圖 中，我們可以看出各個(gè)算法的檢測(cè)效果不盡相同。 此例， 采用的是 一幅 簡(jiǎn)單的人工合成圖，只是由一些 簡(jiǎn)單的 直線和曲線組成。 在此，需要說(shuō)明的是有的算法濾波和增強(qiáng)在算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中是同時(shí)進(jìn)行的，例如：Marr 算法。本文中的幾個(gè)邊緣檢測(cè)方法在 CCS中的實(shí)現(xiàn)大同小異，有的只是算法的 模板 大小的區(qū)別，下面以 Sobel 算法實(shí)現(xiàn)為例 進(jìn)行說(shuō)明 。算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： 1) 設(shè)置四個(gè) 3 3模板如圖 所示 。 其常用的 模板 如圖 。 該算子 從生物視覺(jué)理論導(dǎo)出 。 | ( 1 , 1 ) 2 ( , 1 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 ) 2 ( , 1 ) ( 1 , 1 ) |yf f x y f x y f x y f x y f x y f x y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 Sobel算子模板 圖 3 3 八方向 Kirsch 算子模板 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 Laplacian 算子 Laplacian 算子是線性二階微分算子 [9]。 （ 313） （ 314） 其對(duì)應(yīng)的 模板 如圖 ： Sobel 算子比較重視接近模板中心像素點(diǎn)，所以給其以比較大的權(quán)重。這使得它們對(duì)邊緣的走向有些敏感。 ( 1, ) ( , )xf f x y f x y? ? ?39。( , ) m a x ( | |, | |)xyg ra d x y f f?中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 對(duì)于階躍邊緣，在邊緣點(diǎn)處一 階 導(dǎo)數(shù)有極值，因此可計(jì)算每個(gè)像素處的梯度來(lái)檢測(cè)邊緣點(diǎn)。( , )( , ) ( , )xyf x yf xg ra d x yf x yfy??????? ????? ??????????39。 定位 ： 確定邊緣所在的像素，如果要更加精確 地確定邊緣位置，也可以在子像素分辨率上來(lái)估計(jì)邊緣位置，邊緣的方向也可以被估計(jì)出來(lái)。增強(qiáng)算法可以將鄰域（或局部）強(qiáng)度值有顯著變化的點(diǎn)突顯出來(lái)。我們將邊緣定義為圖像中灰度發(fā)生急劇變化的區(qū)域邊界。 1． DSP 的 C語(yǔ)言同主機(jī) C語(yǔ)言的主要區(qū)別？ 1)DSP 的 C語(yǔ)言是標(biāo)準(zhǔn)的 ANSI C，它不包括同外設(shè)聯(lián)系的擴(kuò)展部分，如屏幕繪圖等。 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的功能 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE） 支持從編輯、匯編、鏈接到調(diào)試 DSP 應(yīng)用程序的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。 本文只采用軟件仿真器模式， 仿真 TMS320VC5509 器件 。在 前 一 節(jié) 中 簡(jiǎn)要的介紹了 一些 DSP的情況 ， 那么在 本 節(jié) 中將 著重介紹其軟件開(kāi)發(fā)工具 CCS 的 概況 、 工作模式、 配置 、 開(kāi)發(fā)流程 、功能 以及進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)時(shí) 需注意 的問(wèn)題 等內(nèi)容。 C5000 系列是目前 TI DSP 的主流 DSP，它涵蓋了從低檔到中高檔的應(yīng)用領(lǐng)域，目前也是用戶最多的系列 。 其產(chǎn)品介紹如下： 1. TMS320C20xx 系列包括 C24x 和 C28x 系列。 ● C 編譯器 (C piler)將 C語(yǔ)言源代碼自動(dòng)地編譯成匯編語(yǔ)言源代碼程序。 DSP 芯片 的 特點(diǎn) DSP 芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。 圖像分成兩大類，人工合成圖像和自然真實(shí)圖像。 其結(jié)構(gòu)定義如下 : typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ DWORD biSize； // 本結(jié)構(gòu)所占用字節(jié)數(shù) (1417 字節(jié) ) 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 LONG biWidth； // 位圖的寬度，以像素為單位 (1821字節(jié) ) LONG biHeight； // 位圖的高度，以像素為單位 (2225字節(jié) ) WORD biPlanes； // 目標(biāo) 設(shè)備的級(jí)別，必須為 1(2627 字節(jié) ) WORD biBitCount； // 每像素所需的位數(shù)，必須是 1， 4， 8， 24(2829字節(jié) ) DWORD biCompression； // 位圖壓縮類型，必須是 0, 1 或 2 (3033 字節(jié) ) DWORD biSizeImage； // 位圖的大小，以字節(jié)為單位 (3437字節(jié) ) LONG biXPelsPerMeter； // 位圖水平分辨率，每米像素?cái)?shù) (3841 字節(jié) ) LONG biYPelsPerMeter； // 位圖垂直分辨率，每米像素?cái)?shù) (4245 字節(jié) ) DWORD biClrUsed； // 位圖實(shí)際使 用 顏色表中的顏色數(shù) (4649 字節(jié) ) DWORD biClrImportant； // 位圖顯示過(guò)程中重要的顏色數(shù) (5053 字節(jié) ) } BITMAPINFOHEADER； 4 顏色表 顏色表用于說(shuō)明位圖中的顏色，它有若干個(gè)表項(xiàng)，每一個(gè)表項(xiàng)是一個(gè) RGBQUAD 類型的結(jié)構(gòu)，定義一種顏色。 BMP 位圖概述 BMP 是一種 與硬件設(shè)備無(wú)關(guān)的圖像文件格式，使用非常廣。因此，正確、理想地檢測(cè)圖像的邊緣具有良好的應(yīng)用前景 。邊緣的性質(zhì)是各種邊緣檢測(cè)算法產(chǎn)生的基礎(chǔ)。 縱觀各資料庫(kù)， 有關(guān) 基于 DSP 實(shí)現(xiàn)的 圖像 邊緣檢測(cè)方面的文章 還比 較少 ，所以這一課題值得 進(jìn)行分析研究 ，希望 本文可以 起到拋磚引玉的作用 。 計(jì)算機(jī)視覺(jué)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(jiǎn)化信息。 文中各邊緣檢測(cè)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(duì)各算法加以 了 比較。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(guò)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(guò)的材料。 關(guān)鍵 詞 ： 邊緣檢測(cè) 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(cè)及 BMP 位圖介紹 ............................................ 3 邊緣概述 ........................................................... 3 邊緣檢測(cè) ........................................................... 4 邊緣檢測(cè)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(cè)的圖像 .......................................... 7 第 2章 DSP 及其軟件開(kāi)發(fā)工具 CCS ........................................... 8 DSP 概述 ............................................................ 8 DSP 芯片的特點(diǎn) .................................................. 8 DSP 芯片的開(kāi)發(fā)工具 .............................................. 8 DSP 的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展 ............................................ 9 DSP 的軟件開(kāi)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(kāi)發(fā)流程 ................................................. 12 CCS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的功能 ......................................... 12