基于DSP的微光视频图像实时处理研究

论文题目: 基于DSP的微光视频图像实时处理研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 张铁弓

导师: 李汉强

关键词: 微光视频图像,实时处理

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 开展基于DSP的微光视频图像实时处理技术研究，在当代军用和民用领域都具有很大的理论意义和实用价值。采用DSP的微光视频图像处理器，为了解决图像处理的实时性，关键是要求DSP及其外围器件必须有高的处理速度和强大的功能。TI公司在2000年面向图像处理和通信领域应用推出的TMS320C64xx系列DSP芯片，主频为1.1GHz时，处理速度接近9000 MIPS(百万条指令／每秒)，总体性能比TMS320C62xx高出了10～15倍。可见将TMS320C64xx用于微光视频图像的处理，对提高系统的实时性、实现更加复杂的算法、降低系统的体积和功耗无疑具有重要的意义。 本课题以抑制微光图像噪声、增强图像对比度为主要目标，重点对微光图像实时处理系统中DSP的软件开发进行了研究。在分析微光图像特点的基础上，针对微光图像噪声大、对比度低的特点，结合TMS320C64xx系列DSP的特点，以提高处理速度为目标，提出了改进的3×3中值滤波算法和超快速中值滤波算法。在研究TMS320C64xx的软件编程和代码优化的基础上，实现了改进的3×3中值滤波算法、改进的5×5超快速中值滤波算法和直方图均衡算法，并对影响处理速度的关键代码进行了优化，取得了很好的效果。 在实时图像处理中，图像数据的传输常常是系统性能的一个瓶颈，为此应尽可能地使用直接存储器访问(DMA，Direct Memory Access)来传送块状数据，以缓解数据传输的压力。本课题使用EDMA(Enhance DMA)实现视频数据的输入输出，设计了双缓冲视频数据输入输出方案；使用QDMA(Quick DMA)实现外部存储器和内存缓冲区之间的图像数据传输，设计了一组图像数据管理函数对QDMA传输请求进行封装，方便了程序的开发、维护和调试。 本文最后对基于实时操作系统DSP／BIOS的程序开发进行了研究。TI推出的DSP／BIOS是为开发者量身定做的一个优秀软件平台。本课题在该软件平台上实现了外部硬件中断的仿真、视频数据输入输出EDMA传输的仿真，并进行了微光图像增强算法的改进及优化效果分析，其结果是满意的。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 基于DSP的微光视频图像处理系统的研究背景

1.2 基于DSP的微光视频图像实时处理的研究现状

1.3 研究基于DSP的微光视频图像实时处理的意义

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 DSP软件设计流程以及开发环境

2.1 TMS320C6000系列DSP简介

2.2 TMS320C6000软件开发流程

2.3 集成开发环境CCS(Code Composer Studio)

2.3.1 软件仿真器(Simulator)

2.3.2 实时操作系统DSP／BIOS

第3章 基于TMS320C6416的微光视频处理系统概要

3.1 微光视频处理系统硬件方案设计

3.2 微光视频图像处理DSP系统的软件构成

第4章 微光图像增强处理算法的优化实现

4.1 微光视频图像的特点

4.2 微光图像去噪处理

4.2.1 帧积分法

4.2.2 邻域平均法

4.2.3 中值滤波

4.2.4 一种3×3中值滤波算法的改进与实现

4.2.4.1 一种改进的3×3中值滤波算法

4.2.4.2 上述滤波算法进一步改进与优化实现

4.2.5 超快速中值滤波算法的改进与优化实现

4.2.5.1 超快速中值滤波算法

4.2.5.2 超快速中值滤波算法的改进

4.2.5.3 改进的5×5超快速中值滤波算法的实现

4.3 微光图像对比度增强

4.3.1 灰度变换

4.3.1.1 线性变换

4.3.1.2 分段线性变换

4.3.2 直方图均衡化

4.3.2.1 直方图均衡化原理

4.3.2.2 直方图均衡化的实现

4.4 本章小结

第5章 图像数据传输设计

5.1 DSP系统中的两种图像数据传输

5.2 TMS320C64xx的EDMA控制器结构和原理

5.2.1 EDMA控制器的结构

5.2.2 多组EDMA参数的连接(linking)

5.2.3 多个EDMA通道的链接(chaining)

5.2.4 QDMA

5.3 输入FIFO、输出FIFO与SDRAM间的数据传输设计

5.3.1 视频输入、输出ping—pong缓存方案

5.3.2 EDMA通道的同

5.3.3 EDMA传输的ping—pong切换

5.3.4 EDMA传输与CPU的同步

5.4 内存与外存间的图像数据传输

5.4.1 双缓冲方式

5.4.2 滑动窗口机制

5.4.3 滑动窗口机制的两种实现方案

5.4.3.1 第一种方案

5.4.3.2 第二种方案

5.4.4 图像数据管理函数的实现

5.4.4.1 数据流类型dstr_t定义

5.4.4.2 数据流初始化函数dstr_open

5.4.4.3 dstr_get函数

5.4.4.4 dstr_getl函数和dstr_getl_first函数

5.4.4.5 函数dstr_put和dstr_put_first

5.4.4.6 dstr_close函数

5.4.5 图像数据管理函数的编程模式

5.5 本章小结

第6章 DSP的优化编程设计

6.1 TMS320C6000的程序开发流程

6.2 TMS320C6000的C语言编程及优化

6.2.1 TMS320C6000C／C++编译器简介

6.2.2 优化C语言程序

6.2.3 一个C程序优化的例子

6.2.3.1 理解编译器反馈的信息

6.2.3.2 提供数组指针相互独立的信息

6.2.3.3 使用循环展开来平衡两个数据路径的资源

6.2.3.4 使用数据打包处理技术和intrinsics(在线函数)

6.3 通过线性汇编优化代码

6.3.1 线性汇编语言结构

6.3.2 C代码转换为线性汇编

6.3.4 画相关图

6.3.5 改进后的线性汇编代码

6.4 本章小结

第7章 基于DSP／BIOS的程序实现

7.1 实时操作系统DSP／BIOS概述

7.2 DSP／BIOS的程序开发过程

7.3 DSP／BIOS的线程调度

7.3.1 DSP／BIOS的线程类型

7.3.2 线程类型的选择

7.4 基于DSP／BIOS的硬件中断程序开发

7.4.1 DSP／BIOS硬件中断程序的开发工作

7.4.2 simulator中的外部中断仿真

7.5 视频输入输出EDMA传输的仿真

7.5.1 simulator下的仿真措施

7.5.2 仿真程序的组成及流程

7.6 图像增强算法的改进及代码优化效果分析

7.7 本章小结

第8章 全文总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

发布时间: 2005-04-13

参考文献

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