實(shí)驗(yàn)五 圖像閾值化

1、電子科技大學(xué) 電子工程 學(xué)院標(biāo) 準(zhǔn) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告（實(shí)驗(yàn)）課程名稱 DSP技術(shù) 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)五 圖像閾值化姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 進(jìn)一步掌握AZURE-BF609開發(fā)平臺(tái)的使用；2) 進(jìn)一步掌握CCES調(diào)試方法；3) 了解BF609 DSP在圖像、視頻處理領(lǐng)域的應(yīng)用；4) 了解圖像直方圖計(jì)算、閾值化方法及意義；5) 掌握利用PVP進(jìn)行圖像閾值化的方法。2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 加載原始圖片，并在液晶屏幕上顯示；2) 生成16階灰值直方圖，并在液晶屏幕上顯示；3) 手工設(shè)置二值化閾值，生成閾值化圖片，并在液晶屏幕上顯示（三組數(shù)據(jù)）；4) 設(shè)計(jì)自適應(yīng)閾值計(jì)算程序，生成閾值化圖片，

2、并在液晶屏幕上顯示；5) 將各步驟生成結(jié)果圖片以PGM格式保存到磁盤文件中。3. 實(shí)驗(yàn)環(huán)境（1）預(yù)裝開發(fā)環(huán)境的計(jì)算機(jī)；（2）BF609開發(fā)板一套；（3）AZURE-BF609開發(fā)板上帶有一片BF609 DSP和一個(gè)4.3寸480*272點(diǎn)陣24bit的真彩液晶屏，本實(shí)驗(yàn)主要利用BF609的PVP模塊進(jìn)行圖像閾值化的處理，并在液晶屏上顯示處理前后的結(jié)果。（4） ADDS HPUSB-ICE仿真器一套。4. 實(shí)驗(yàn)原理（1）圖像二值化圖像二值化是圖像處理的基本技術(shù)，也是圖像處理中一個(gè)非?；钴S的分支， 其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，特別是在圖像信息壓縮、邊緣提取和形狀分析等方面起著重要作用，成為其處理過程中的一

3、個(gè)基本手段。二值化的目的是將上步的圖像增強(qiáng)結(jié)果轉(zhuǎn)換成二值圖像，從而能得到清晰的邊緣輪廓線，更好地為邊緣提取、圖像分割、目標(biāo)識(shí)別等后續(xù)處理服務(wù)。選取合適的分割閾值可以說是圖像二值化的重要步驟，過高的閾值會(huì)導(dǎo)致一些真實(shí)邊緣的丟失，過低的閾值又會(huì)產(chǎn)生一些無謂的虛假邊緣。在一些簡單的圖像中，物體的灰度分布比較有規(guī)律，背景與各個(gè)目標(biāo)在圖像的直方圖各自形成一個(gè)波峰，即區(qū)域與波峰一一對(duì)應(yīng)，每兩個(gè)波峰之間形成一個(gè)波谷。那么，選擇雙峰之間的波谷所代表的灰度值T作為閾值，即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的分割。式中f(x,y) 為灰度圖像的灰度值，T為閾值， g(x,y)為二值化后的灰度圖像。（2）BF609 PVP數(shù)據(jù)處理流水

4、線BF609帶有一個(gè)流水線視覺處理器（PVP），PVP提供了12個(gè)高性能的信號(hào)處理模塊，這些模塊可以靈活的組合形成流數(shù)據(jù)處理流水線，從而可以進(jìn)行典型的視頻和圖像處理及分析內(nèi)核（例如自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)）。PVP針對(duì)卷積運(yùn)算、基于小波的目標(biāo)檢測、分類、跟蹤及檢驗(yàn)算法進(jìn)行了專門優(yōu)化。PVP集成了用于高速2D數(shù)字信號(hào)處理的一系列信號(hào)處理塊。PVP的主要模塊：a) IPF01：格式化輸入接口，接收輸入到PVP模塊的視頻數(shù)據(jù)，其中IPF0的數(shù)據(jù)來自于視頻子系統(tǒng)，如攝像頭。IPF1的數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，來自于DMA通道。其主要功能包括：格式化輸入數(shù)據(jù)、提取色度或亮度單元、加窗、分離奇偶像素、幀計(jì)數(shù)等。b)

5、OPF03：格式化輸出接口，其中02用于視頻子系統(tǒng)管道，而3用于存儲(chǔ)器管道。c) THC01：閾值直方圖壓縮d) CNV03：卷積，可以執(zhí)行5x5的二維卷積運(yùn)算e) PMA：極坐標(biāo)幅值與角度計(jì)算f) ACU：算術(shù)運(yùn)算單元，提供32位的加減乘除運(yùn)算g) PEC：圖像邊緣檢測，可實(shí)現(xiàn)一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的圖像邊緣檢測h) IIM01：圖像塊積分i) UDS：圖像縮放大多數(shù)的信號(hào)處理塊針對(duì)2D視頻分析進(jìn)行了優(yōu)化，也可以用于一些通用的目的。另外一些信號(hào)處理塊具有一些通用功能，可以用于視頻處理以外的多種應(yīng)用。圖像閾值化PVP的模塊連接為：5. 實(shí)驗(yàn)步驟(1 )導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目i. 建立工作目錄，如E:MyWo

6、rkspaceii. 打開CCES，在工作區(qū)選擇對(duì)話框上輸入工作區(qū)目錄：點(diǎn)擊OK，如果工作區(qū)存在，則CCES會(huì)打開工作區(qū)，否則建立新工作區(qū)。iii. 將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目文件夾PVP Demo拷貝到工作區(qū)文件夾E:MyWorkspaceiv. 在CCES中點(diǎn)擊FileàImport導(dǎo)入項(xiàng)目，導(dǎo)入對(duì)話框中選擇GeneralàExisting Projects into Workspacev. 點(diǎn)擊Next，在選擇根目錄時(shí)選擇剛才拷貝的項(xiàng)目文件夾E:MyWorkspacePVP Demo，此時(shí)Project列表框中會(huì)出現(xiàn)可以被導(dǎo)入的項(xiàng)目PVP Demo(E:MyWorkspacePVP

7、Demo)，勾中項(xiàng)目前面的復(fù)選框。vi. 點(diǎn)Finish，完成項(xiàng)目導(dǎo)入。(2) 程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)程序流程如下：(1)初始化設(shè)備，裝載原圖；(2)進(jìn)入while循環(huán)，每按一次key10鍵，處理過程前進(jìn)一步；(3)第一步，顯示原圖；(4)第二步，計(jì)算和顯示直方圖，保存直方圖圖片； (5)第三步，閾值化和顯示閾值化后的圖像，保存閾值化圖片；(6)循環(huán)執(zhí)行(3)(5)。(3) 參數(shù)設(shè)置(a)設(shè)置如下三組閾值,進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)：MIN_THRESHOLDMIN_VALUEMAX_THRESHOLDMAX_VALUE第一組0x7d0x000x7d0xff第二組0x500x000x500xff第三組0xA00x00

8、0xA00xff觀察直方圖中各灰度值的分布情況，分析處理結(jié)果優(yōu)劣的原因。 (b) 自適應(yīng)閾值設(shè)置 編寫Calculate_Threshold()函數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙峰法閾值算法，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)閾值設(shè)置； (4) 編譯、調(diào)試程序、查看結(jié)果1. 選擇處理器型號(hào)：ADSP-BF6092. 選擇連接類型：Emulator3. 選擇平臺(tái)：ADSP-BF609 via HPUSB-ICE4. 確定后進(jìn)入Edit Launch configuration properties對(duì)話框vii. 選擇新建的配置Azure_dmeo Debug，在Program(s) to load列表中為Device0的Core0選擇調(diào)試時(shí)

9、加載的DSP程序。及編譯生成的可執(zhí)行二進(jìn)制文件。該文件為：E:MyWorkspacePVP DemoprojectDebug Azure_dmeo.dxeviii. 點(diǎn)擊Apply，再點(diǎn)擊Debug開始加載DSP程序，進(jìn)入調(diào)試模式ix. 運(yùn)行程序，觀察結(jié)果x. 查看E:MyWorkspacePVP Demoimg下的輸出文件output.pgmb) 保存輸出結(jié)果，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。6. 程序設(shè)計(jì)自適應(yīng)算法程序：int calculate_threshold()int T;int i,a=THC_HISTOGRAM_160,b=THC_HISTOGRAM_167;for(i=1;i<6;i+)

10、if (THC_HISTOGRAM_16i>a)a=i;for(i=8;i<16;i+)if(THC_HISTOGRAM_16i>b)b=i;T=(a+b)/2*16;printf("T=%dn",T);return T;7. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析原圖手動(dòng)閾值1#define MIN_THRESHOLD 0x7d#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0x7d#define MAX_VALUE 0xff手動(dòng)閾值2#define MIN_THRESHOLD 0x50#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0x50#define MAX_VALUE 0xff手動(dòng)閾值3#define MIN_THRESHOLD 0xA0#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0xA0#define MAX_VALUE 0xFF自適應(yīng)此時(shí)分界線T=1288. 總結(jié)及心得體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握了BF609開發(fā)平臺(tái)的使用以及CCES的調(diào)試方法。通過對(duì)圖像的閾值化處理，我了解了圖像的直方圖計(jì)算