【正文】 低噪聲之間需要折衷。 邊緣檢測(cè)的一般 步驟 圖像 邊緣檢測(cè) 流程 如圖 ： 圖像 的邊緣檢測(cè)一般分為四個(gè)步驟：濾波、增強(qiáng)、檢測(cè)、定位。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。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 戶設(shè)計(jì)的 DSP 系統(tǒng)的配置也不盡相同，因此需要用戶自己定義代碼的安裝位置。 3． Link 的 cmd 文件的作用是什么？ cmd 文件由 3 部分組成： 1)輸入／輸出定義： .obj 文件：鏈接器要鏈接的目標(biāo)文件 ， .lib 文件：鏈接器要鏈接的庫(kù)文件 ， .map 文件：鏈接器生成的交叉索引文件 ， .out 文件：鏈接器生成的可執(zhí)行代碼 ； 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 2)MEMORY 命令：描述系統(tǒng)實(shí)際的硬件資源 ； 3)SECTIONS 命令：描述 “ 段 ” 如何定位 。因此 C和 ASM的對(duì)應(yīng)關(guān)系非常明確，非常便于人工優(yōu)化 ； 3)DSP 的代碼需要絕對(duì)定位；主機(jī)的 C的代碼有操作系統(tǒng)定位 ； 4)DSP 的 C的效率較高，非常適合于嵌入系統(tǒng)。 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 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。工程中包含 C語(yǔ)言源代碼、匯編語(yǔ)言源代碼、庫(kù)文件、鏈接文件、頭文件等等。 集成編輯環(huán)境提供的功能有：關(guān)鍵詞、注釋和字符串的高亮度顯示；隨時(shí)獲得相關(guān)的在線幫助；快速查找，在一個(gè)或多個(gè)文件中查找或替換等等。 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。 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 系統(tǒng)配置 設(shè)置 CCS 工作在軟件仿真環(huán)境： (1)雙擊桌面上圖標(biāo)： ， 進(jìn)入 CCS 設(shè)置窗口 ； (2)在出現(xiàn)的 窗口中按標(biāo)號(hào)順序進(jìn)行如下設(shè)置 ，如圖 ： ①單擊清除 原先配置 ③單擊輸入 配置 ②單擊選擇 此配置 ④單擊完成 和保存設(shè)置 圖 CCS 系統(tǒng)配置框圖 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 （ 3） 接著在下面出現(xiàn)的窗口中選擇“否 (N)”。 CCS 可以工作在純軟件仿真環(huán)境中，就是由軟件在 PC 機(jī)內(nèi)存中構(gòu)造一個(gè)虛擬的 DSP環(huán)境，可以調(diào)試、運(yùn)行程序。 本文只采用軟件仿真器模式， 仿真 TMS320VC5509 器件 。 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 采用 Windows 風(fēng)格界面，集成了代碼的編輯 、 編譯 、 鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編的混合編程。 本文采用的是 CCS 版本： CCS (Code Composer Studio Version )代碼調(diào)試器是一種針對(duì)標(biāo)準(zhǔn) TM320 調(diào)試接口的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 IDE(Integrated Development Environment)，由 TI 公司在 1999年推出。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。 6. OMAP 系列是 TI 專門用于多媒體領(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。 C67xx 系列中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 是浮點(diǎn)的 DSP，用于需要高速浮點(diǎn)處理的領(lǐng)域。此系列是 TI 的高檔 DSP 系列。 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 。其中 VC54xx 還不斷有新的器件出現(xiàn)，如： TMS320VC5471（ DSP＋ ARM7）。 3. TMS320C5x 系列已不推薦使用，建議使用 C24x 或 C5000 系列替代。 2. TMS320C3x 系列包括 C3x 和 VC33，主要推薦使用 VC33。 其產(chǎn)品介紹如下： 1. TMS320C20xx 系列包括 C24x 和 C28x 系列。 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)類電子產(chǎn)品的數(shù)字化融合。鏈接器的輸入是可重定位的 COFF 目標(biāo)文件和目標(biāo)庫(kù)文件，它也可以接受來(lái)自文檔管理器的目標(biāo)文件以及鏈接以前運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的輸出模塊。 ● 鏈接器 (linker)把匯編生成的可重定位的 COFF 目標(biāo)模塊組合成一個(gè)可執(zhí)行的 COFF 目標(biāo)模塊。 ● 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。 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 芯片的開(kāi) 發(fā)工具 DSP 芯片的開(kāi)發(fā)需要一套完善的軟、硬件開(kāi)發(fā)工具。 當(dāng)然，與通用微處理器相比， DSP 芯片的其他通用功能相對(duì)較弱些。 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。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。 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。其中圖 (a)、 (b)是人工合成的圖像，圖 (b)較圖 (a)復(fù)雜；圖 (c)為自然真實(shí)圖像。 圖像分成兩大類，人工合成圖像和自然真實(shí)圖像。 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)。位圖的一個(gè)像素值所占的字節(jié)數(shù) ： 當(dāng) biBitCount=1 時(shí)， 1 個(gè)像素占 1/8個(gè)字節(jié) ； 當(dāng) biBitCount=4 時(shí)， 1 個(gè)像素占 1/2個(gè)字節(jié) ； 當(dāng) biBitCount=8 時(shí)， 1 個(gè)像素占 1 個(gè)字節(jié) ； 當(dāng) biBitCount=24 時(shí) ,1 個(gè)像素占 3 個(gè)字節(jié) ； Windows 規(guī)定一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須是 4的倍數(shù) (即以 long 為單位 ),不足的以 0 填充 。 位圖信息頭和顏色表組成位圖信息 。 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。 2 BMP 文件頭 (14 字節(jié) ) BMP 文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有 BMP 文件的類型、文件大小和位圖起始位置等信息。 中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 BMP 位圖的文 件結(jié)構(gòu) 典型的 BMP 圖像文件由四部分組成： 1． 位圖文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含 BMP 圖像文件的類型、 文件大小 等信息； 2． 位圖信息 頭 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 包含有 BMP 圖像的寬、高、壓縮方法，以及定義顏色等信息； 3． 調(diào)色 板，這個(gè)部分是可選的，有些位圖需要調(diào)色板，有些位圖 不需要調(diào)色板 ，比如真彩色圖（ 24 位的 BMP） ； 4． 位圖數(shù)據(jù)，這部分的內(nèi)容根據(jù) BMP 位圖使用的位數(shù)不同而不同 。 BMP文件的圖像深度可選 lbit、 4bit、 8bit 及 24bit。 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。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。例如通過(guò)檢測(cè)圖像的邊緣， 可以實(shí)現(xiàn)車牌的定位，人臉的定位等，這為后繼的車牌識(shí)別和人臉識(shí)別提供了重要的參考依據(jù)。對(duì)視覺(jué)的中、高層處理有一定的促進(jìn)作用。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 。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。邊緣檢 測(cè)的實(shí)質(zhì)是采用某種算法來(lái)提取出圖像中對(duì)象與背景間的交界線。通過(guò)對(duì)人類視覺(jué)系統(tǒng)的研究表明，圖像中的邊界特別重要，往往僅憑一條粗略的輪廓線就能夠識(shí)別出一個(gè)物體。邊緣的性質(zhì)是各種邊緣檢測(cè)算法產(chǎn)生的基礎(chǔ)。 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。那么，對(duì)階躍邊緣和屋頂邊緣分別求取一階、二階導(dǎo)數(shù)就可以表示邊緣點(diǎn)的變化。 根據(jù)灰度變化的劇烈程度，通常將邊緣劃分為階躍狀 (step edge)邊緣和屋頂狀(roof edge)邊緣兩種類型。 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 。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。 近年來(lái)， DSP 技術(shù)的發(fā)展不斷將數(shù)字信號(hào)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(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展， 也 對(duì)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。而物體的邊緣就是物體最重要的不變性質(zhì) ： 光線的變化顯著地影響了一個(gè)區(qū)域的外觀，但是不會(huì)改變它的邊緣 ， 最重要的是人的視覺(jué)系統(tǒng)也是對(duì)物體的邊緣最敏感。 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。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。 邊緣檢測(cè)通常是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)處理圖像的第一個(gè)階段，中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 是機(jī)器視覺(jué)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(jué)系統(tǒng)對(duì)客觀世界的理解 [2]。此外， 文中還介紹 了一種 最基本的模式識(shí)別算法 模板 匹配 ，并對(duì)該算法進(jìn)行了 CCS 仿真實(shí)現(xiàn)。 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。 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問(wèn)題 ，也 一直是圖像處理與分析技術(shù) 領(lǐng)