实验五 图像阈值化

把子科技高校电子工程学院

标准实验报告

（试验）课程名称DSP技术

试验名称

试验五图像阈值化

姓名：学号:

指导老师:

1.试验目的

1)进一步驾驭AZURE-BF609开发平台的运用；

2)进一步驾驭CCES调试方法；

3)了解BF609DSP在图像、视频处理领域的应用；

4)了解图像直方图计算、阈值化方法及意义；

5)驾驭利用PVP进行图像阈值化的方法。

2.试验内容

1)加载原始图片，并在液晶屏幕上显示；

2)生成16阶灰值直力图，并在液晶屏幕上显示；

3)手工设置二值化阈值，生成阈值化图片，并在液晶屏幕上显示(三组数据)；

4)设计自适应阈值计算程序，生成阈值化图片，并在液晶屏幕上显示；

5)将各步骤生成结果图片以PGM格式保存到磁盘文件中。

3.试验环境J

(1)预装开发环境CrossCoreEmbeddedStudio1.0.2的计算机；

(2)BF609开发板一套；

(3)AZURE-BF609开发板上带有一片BF609DSP和一个4.3寸480*272点阵24bit的真

彩液晶屏，本试验主要利用BF609的PVP模块进行图像阈值化的处理，并在液晶

屏上显示处理前后的结果。

(4)ADDSHPUSB-ICE仿真器一套。

4.试验原理

（1）图像二值化

图像二值化是图像处理的基本技术，也是图像处理中一个特别活跃的分支，其应用领

域特别广泛，特殊是在图像信息压缩、边缘提取和形态分析等方面起着重要作用，成为其处

理过程中的•个基本手段，二值化的目的是将上步的图像增加结果转换成二值图像，从而能

得到清楚的边缘轮廓线，更好地为边缘提取、图像分割'目标识别等后续处理服务。

选取合适的分割阈值可以说是图像二值化的重要步骤，过高的阈值会导致一些真实边缘

的丢失，过低的阈值又会产生一些无谓的虚假边缘。

在一些简洁的图像中，物体的灰度分布比较有规律，背景与各个目标在图像的直方图各

自形成一个波峰，即区域与波峰一一对应，每两个波峰之间形成一个波谷。那么，选择双峰

之间的波谷所代表的灰度值T作为阈值，即可实现两个区域的分割。

°仅255（白）f（x,y）4

g（x.y）-[o（黑）f（x,y）＜T

式中f（x,y）为灰度怪像的灰度值，T为阈值，g（x，Y）为二值化后的灰度图像。

（2）BF609PVP数据处理流水线

BF609带有一个流水线视觉处理器（PVP）,PVP供应了12个高性能的信号处理模块，

这些模块可以敏捷的组合形成流数据处埋流水线，从而可以进行典型的视频和图像处理及分

析内核（例如自动驾驶协助系统）。PVP针对卷积运算、基于小波的目标检测、分类、跟踪

及检验算法进行了特地优化。PVP集成了用于高速2D数字信号处理的一系列信号处理块。

PVPCameraPipes

FromDMA._-------------------------------------------------------------------------------------------------

I|/lCONFIGKCAMERAPIPECONTROL—•rnSTATUS二柠＞

PVP的主要模块：

a)IPFO〜1：格式化输入接口，接收输入到PVP模块的视频数据，其中IPFO的数据来

自于视频子系统，如摄像头。IPF1的数据接收存储器的数据•，来自于DMA通道。

其主要功能包括：格式化输入数据、提取色度或亮度单元、加窗、分别奇偶像素、

帧计数等。(、J

b)OPFO〜3：格式化输出接口，其中0〜2用于视频子系统管道，而3用于存储器管

道。

c)THC0-1：阈值直方图压缩

d)CNV0〜3：卷积，可以执行5x5的二维卷积运算

e)PMA：极坐标幅值与角度计算

f)ACU：算术运算单元，供应32位的加减乘除运算

g)PEC：图像边缘检测，可实现一阶导数和二阶导数的图像边缘检测

h)IIM0-1：图像块积分

i)UDS：图像缩放

大多数的信号处理块针对2D视频分析进行了优化，也可以用于一些通用的目的。另外

一些信号处理块具有一些通用功能，可以用于视频处理以外的多种应用。

图像阈值化PVP的模块连接为:

5.试验步骤

（1）导入试验项目

i.建立工作书目，如E:\MyWorkspace

ii.打开CCES,在工作区选择对话框上输入工作区书目:

点击0K,假如工作区存在，则CCES会打开工作区，否则建立新工作区。

iii.将试验项目文件夹PVPDemo拷贝到工作区文件夹E:\MyWorkspace

iv.在CCES中点击File->lmport导入项目，导入对话框中选择General->Existing

ProjectsintoWorkspace

V.点击Next,在选择根书目时选择刚才拷贝的项目文件夹E:\MyWorkspace\PVP

Demo,此时Project列表框中会出现可以被导入的项目PVP

Demo(E:\MyWorkspace\PVPDemo),勾中项目前面的复选框。

vi.点Finish,完成项目导入。

(2)程序设计

设计程序流程如下：

⑴初始化设备，装载原图；

(2)进入while循环，每按一次keylO键，处理过程前进一步；

(3)第一步，显示原图；

(4)其次步，计算和显示直方图，保存直方图图片；

(5)第三步，间值化和显示间值化后的图像，保存闲值化图片:

(6)循环执行⑶〜(5)。

(3)参数设置

⑶设置如下三组阈值，进行三次试验:

MIN_THRESHOLDMIN_VALUEMAX_THRESHOLDMAX_VALUE

第一组0x7d0x000x7dOxff

其次组0x500x000x50Oxff

第三组OxAO0x00OxAOOxff

视察直方图中各灰度值的分布状况，分析处理结果优劣的缘由。

(b)自适应阈值设置

编写Calculate_Threshold()函数，实现双峰法阈值算法，实现自适应阈值设置;

(4)编译、调试程序、查看结果

»<J-

JT]to

ECX«•*»w*o^»*

力C/C・・PUM

ilCn»wC©rwMoA

X：GM

1.选择处理器型号：ADSP-BF609

2.选择连接类型：Emulator

3.选择平台：ADSP-BF609viaHPUSB-ICE

4.确定后进入EditLaunchconfigurationproperties对话框

vii.选择新建的配置Azure_dme。Debug,在Program(s)toload列表中为Device。

的CoreO选择调试时加载的DSP程序。及编译生成的可执行二进制文件。该

文件为：E:\MyWorkspace\PVPDemo\project\Debug\Azure_dmeo.dxe

viii.点击Apply,再点击Debug起先加载DSP程序，进入调试模式

MDebugConficuraticns

Create,manage,andrunconfigurations

Select«debucsessiontohunchgdaprocrw*tolo9d

ix.运行程序，视察结果

x.查看E:\MyWorkspace\PVPDemo'img卜.的输出文件output.pgm

b)保存输出结果，对比试验结果。

6.程序设计

自适应算法程序:

intcalculate_threshold()

{

intT;

inti/a=THC_HISTOGRAM_16[0],b=THC_HISTOGRAM_16[7];

for(i=l;i<6;i++)

{,

if(THC_HIST0GRAM_16[i]>a)

a=i;

)

for(i=8;i<16;i++)

(

if(THC_HIST0GRAM_16[i]>b)

b=i;

)/

T=(a+b)/2*16;

printf("T=%d\n",T);

returnT;

7.试验数据及结果分析

原图

手手动动阈阈值值11

#defineMIN_THRESHOLDOx7d

#defineMIN_VALUE0x00

#defineMAX_THRESHOLD0x7d

#defineMAX_VALUEOxff

手动阈值2

#defineMIN_THRESHOLD0x50

//defineMIN_VALUE0x00

#defineMAX_THRESHOLD0x50

#defineMAX_VALUEOxff

手动阈值3

#defineMIN_THRESHOLDOxAO

#defineMIN_VALUE0x00

#defineMAX_THRESHOLDOxAO

ffdefineMAXVALUEOxF