实验二 利用DSP实现图像的灰度处理

1、 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院1利用利用DSP实现图像的灰度处理实现图像的灰度处理实验二实验二 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院2（一）实验目的（一）实验目的1 1了解图像灰度处理基本原理和方法。了解图像灰度处理基本原理和方法。2 2了解利用了解利用MatlabMatlab实现图像的灰度处理的方法。实现图像的灰度处理的方法。3 3掌握掌握TMS320C6000 CSLTMS320C6000 CSL库的使用。库的使用。 4 4掌握

2、利用掌握利用DM642DM642实现图像的灰度处理的方法。实现图像的灰度处理的方法。 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院3（二）实验原理（二）实验原理常用的色彩空间有RGB和YUV色彩空间。采用RGB编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示红色、绿色以及蓝色的强度。 YUV主要用于优化彩色视频信号的传输，可兼容早期的黑白显示系统。因为RGB要求三个独立的视频信号同时传输，与RGB视频信号传输相比，YUV只需占用极少的带宽。RGB编码方法缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性，因此很多厂商经常将RGB转换成YUV颜色空间，

3、处理完成再根据需要换回RGB格式，以便在计算机上显示彩色图形。 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院4 YCbCr是YUV的一个特例。Y是亮度值信号，Cb、Cr是色差信号。图像处理与传输中，只传输和存储Y和Cb、Cr值，而且Cb和Cr的分辨率可以比Y低。这就减少了表示图像的数据量。在本图像处理实验中采用YCbCr 4 2 2的格式。 色度采用比亮度低的分辨率进行采样是一种简单而有效的压缩办法。灰度图(Grayscale image)是指将图像按照灰度等级的数目来划分后形成的图像，在黑色与白色之间还有不同级的颜色深度。

4、灰度模式最多使用256级(8位)灰度来表现图像，图像中的每个像素有位于0255之间的某个亮度值（0：黑色、255：白色，灰度 值 越大 ，点 越亮 ）。 如果将一个YUV图像转换为灰度图像，可以将U和V分量设置为0，同时保持Y不变就可以了。将彩色图像变为灰度图的实现方法很多。一个比较简单的方法是，将CbCr分量的值赋为0 x80，Y分量值保持不变即可。 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院5（三）（三） Matlab实现灰度处理实现灰度处理Matlab中提供函数rgb2gray()可以将RGB图像或色图(colorm

5、ap)转换为灰度图。YUV图像转换为灰度图像的Matlab程序% graym.m I=imread(lenna.bmp); %读取原图像figure(1);imshow(I);title(原始图像);J=0.299*I(:,:,1)+0.587*I(:,:,2)+0.114*I(:,:,3); %将YUV图像转化为灰度图像%利用公式Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B%J = rgb2gray(I); %也可以使用此函数将RGB图像转换为灰度图像figure(2);imshow(J);title(灰度图像); Leading Digital Signal Processin

6、g北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院6将graym.m文件和bmp图像文件复制到“我的文档MATLAB”文件夹下面。在Matlab中运行该程序，生成下面的图像 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院7（四）（四）灰度处理灰度处理DSP程序设计程序设计 在视频显示任务的循环中，程序首先将捕获到的视频数据YCbCr读入输入缓冲区，再对输入缓冲区的数据进行图像灰度处理，处理后的数据放入到输出缓冲区。然后将输出缓冲区的数据放入显示缓冲区。实验一 “DSP图像采集与传输”工程已经给出了完整的图像采集与显示程序，本实

7、验只需要将灰度处理算法程序嵌入到dm642main.c中即可，而其它程序可以不作改动。 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院8PAL制式的模拟图像转换为数字图像后包含576行*720列个像素，一帧图像分解为奇数场和偶数场两幅图像 ，分别包含288行*720列个像素。像素亮度值在Y（亮度）缓冲区中的序号=缓冲区的起始地址+所在行号*每行的像素数+像素的列位置像素色度值在Cb、Cr（色度）缓冲区中的序号=缓冲区的起始地址+所在行号*每行的像素数/2+像素的列位置/2图像缓冲区包括图像采集缓冲区、图像临时缓冲区和图像显示缓

8、冲区。每个缓冲区包括图像亮度缓冲区Y、图像色度缓冲区Cb、图像色度缓冲区Cr。其中色度缓冲区的大小是亮度缓冲区的一半，每个像素对应的Y（亮度）、Cb、Cr（色度）值在缓冲区中位置序号如下。1、图像灰度处理部分程序代码及分析、图像灰度处理部分程序代码及分析 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院9 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院10图像灰度处理算法图像灰度处理算法程序流程图程序流程图 Leading Digital Signal Proc

9、essing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院11图像缓冲区图像缓冲区/*采集与显示缓冲区的首址*/Uint32 capYbuffer = 0 x80000000;Uint32 capCbbuffer = 0 x800675c0;Uint32 capCrbuffer = 0 x8009b0a0;Uint32 disYbuffer = 0 x80100000;Uint32 disCbbuffer = 0 x801675c0; Uint32 disCrbuffer = 0 x8019b0a0;Uint32 tempYbuffer = 0 x80200000; /临时Uint32 te

10、mpCbbuffer = 0 x80300000; /临时 Uint32 tempCrbuffer = 0 x80400000; /临时采集缓冲区显示缓冲区临时缓冲区 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院12在dm642main.c中图像显示(bt656_display_start(vpHchannel0);)之前添加：removeColor();。函数体如下：void removeColor() /*灰度显示处理算法程序*/int i,j;/奇数行for(i=intALines;iintDLines;i+)/行数

11、for(j=intAPixels/2;j 1) + j) = 0 x80; *(Uint8 *)(tempCrbuffer + i * (numPixels 1) + j) = 0 x80; /偶数行for(i=numLines/2+intALines;inumLines/2+intDLines;i+)/行数 for(j=intAPixels/2;j 1) + j) = 0 x80; *(Uint8 *)(tempCrbuffer + i * (numPixels 1) + j) = 0 x80; 灰度变换程序灰度变换程序 Leading Digital Signal Processing北京

12、交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院132 2、CSLCSL初始化初始化TMS320C6000系列芯片支持库（CSL）是一组应用程序接口，用于配置和控制片上外设。使用CSL可以为开发者省去很多的硬件相关工作。包括简化外设使用，器件层的互相兼容，缩短开发周期，易移植和标准化。CSL提供了一个用于配置和控制片上外设的C语言接口，此接口由各个分立的模块组成，并被编译保存为库文件。每个模块对应一个单独的外设，除了个别提供通用程序支持的模块，如：中断请求模块（IRQ）（包括中断管理接口函数）和用于芯片全局设置的CHIP模块。CSL提供两种类型的函数来初始化外设寄存器：PER_config()和P

13、ER_configArgs()。PER_config()初始化CSL模块的外设控制寄存器。该函数需要一个地址参数来指定外设寄存器的地址。每个模块的配置结构数据类型定义中包含PER_config()函数。 Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院14PER_config()函数的结构PER_config MyConfig = Reg0, Reg1 ； PER_config（&MyConfig）；PER_configArgs()将单个寄存器值写入寄存器中，比如：PER_configArgs(reg0, reg1,)；调用其它任何CSL API函数之前必须先调用CSL_int()函数。如果使用CSL库，在工程中添加cslDM642.lib，头文件需要包含csl.h，在文件中添加CSL_init(); Leading Digital Signal Processing北京交通大学电子信息学院北京交通大学电子信息学院15（五）实验思考题（五）实验思考题1在