监控图像处理毕业论文

基于DSP的图象处理系统设计摘要:文章提出一种基于丁工公司数字信号处理芯片TMS32OC6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该平台使用p日工L工ps公司的专用视频输入处理芯片SAA71llA和「工「O存储器及CpLD实现了高速连续的视频帧数据采集，满足了后继图像处理的需要。关键词:数字信号处理芯片(OSp);视频采集1引言数字信号处理(Digit滋51罗alproeessing)是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理的实现方法有多种，但专用的DSP芯片以其信号处理速度快、可重复性好、成本低、性能优越得到首肯。2系统功能概述本文提出一种基于TI公司数字信号处理芯片TMS320C6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该系统具有接口方便、编程方便、精度高、稳定性好、集成方便的优点。本系统采用TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211作为系统的cPu。图像数据通过外部设备采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号;再经FIFO输人DSP进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等;系统的控制逻辑由CpLD(ComplexP。『amm曲Ie肠giCDeviee)控制器实现。系统结构如图l所示。3系统硬件设计视频解码芯片模拟视频信号中不仅包含图像信号，还包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。视频解码的目的就是将复合视频、YC分量等模拟视频信号进行AD转换以获取图像的数字信号，同时提取其中的同步和时钟信号。PhihPs公司的视频解码芯片SAA7111A，支持对NTSC和PAL制视频信号的自动转换，自动进行50/6OH:场频的检测，可对NTS(认PAL、sEcAM制式视频信号的亮度和色度进行处理。它拥有4路模拟输人、4路复合视频(cvBs)或2路YC或一路YC和2路CvBs输人。可设置CvBS或YC通道为静态增益控制或自动增益控制(AGC)。拥有2路亮度和色度梳状滤波器，可对亮度、对比度、光圈和饱和度进行控制。可支持以下输出格式:4:2:2(16位)、4:2:2(CCIR6ol8位)、4:1:l(12位)YUV格式或8:8:8(24位)、5:6:5(l6位)RGB格式。这种多格式的数据总线形式为设计者提供了灵活的选择空间。系统中采集的图像信号采用PhihPs公司的SAA71IA完成A用转换，如图2所示。SAA71]A允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或二二路CVBS信一号和一路Y汉二信号。SAA7llA对摄像头输人的标准PAL格式的模拟图像信号进行A/D转换，然后输出符合CCIR601格式的4:2:2的16位YUv数据到FIFO。其中亮度信号Y为8位、色度信号C:和Cl)合为8位数据。存储器模块F’IF()采用IDT公司的IDT72VZ15LB芯片，FIFO的深度为512x18bit，支持STANDARD(标准)和Fw衅(FirstwordFall一Through，首字直接通过)两种工作模式。按照CCIR601格式，Yuv图像分辨率为720x576象素，当按行输出时，SAA7一IA输出数据流大小为:720x16=1440卜I因为DSP通过32位的SBSRAM接日与FlI;()通信，故YUV数据写人FIFO时需要在FIFO之间实现乒乓切换。这时一行720x16bit的数据在两片FIFO中存储变为360x32bit，两片FIF()行r以满足上述要求。FIFO的初始化及时序由CP[力实现，FIFO连接见图3。图像处理模块TMS320C6211是Tl公司发布的面l台]视拓!处理领域的新款高速数字处理芯片，适用于移动通信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高度智能化的应用领域。存储空间分两部分:运行过程的临时数据存在SDRAM中;系统程序则固化在FLASH存储器中。Flash存储器具有在线重写人功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来了很大的方便。TMS320C6211DSP的高速性能主要体现在以下方面:①TMS320C62ll的存储空间最大可扩展到1CB，完全可以满足各种图像处理系统所需的内存空间，而且其最高时钟可达167Mllz，峰值性能可达1333MIPS(百万条指令/秒)。②并行处理结构。TMS32OC62ll芯片内有8个并行处理单元，分为相同的两组，并行结构大大提高芯片的性能。③芯片体系采用veloc，rrI结构。vel。八rJ’l是一种高性能的甚长指令字(VIJW)结构，单指令字字长为32hit，8个指令组成一个指令包，总宇长为256bit。即每秒钟可以执行8条指令。Velo‘、、『rl结构大大提高了DSP芯片的性能④采用流水线操作实现高速度、高效率。TMS32OC62川只有石-流水线充分发挥作用的情况下，才能达到最高的峰值性能。与其他系列DSP相比，优势在于简化了流水线的控制以消除流水线互锁，并增加流水线的深度来消除传统流水线的取指、数据访问和乘法操作上的瓶颈。本系统DSP主要完成从FIFO读出数据的处理以及压缩等。数据处理由自行编写的算法实现，数据压缩算法采用JpEG(JointphotoGraphieEx-pertGroup)标准。当摄像头采集速度为每秒25帧图像时，它留给DSP处理的时间最多为每帧40ms。如果考虑系统有一定的延时以及处理后图像的存储时间，那么DSP处理一幅图像时间不能超过30ms。按照C6211的处理速度，在30ms内可以处理4OM()条指令。DSP读出FIFO中的行数据并存人SDRAM，一帧图像有576行，在最后一行时会收到系统的帧中断，这时SDRAM中的图像数据总共有1440x576=sloKB。让C62一l用36M条指令周期的时间处理810KB的数据显然绰绰有余。粗略的计算过程如下:系统采用快速DCT(离散余弦变换)，每sx8矩阵需要11次乘法、29次加法，因此一帧图像的FDCT，共需要(11+29)x720x576xZ/64=518400个指令周期;对于量化模块，每8xs矩阵需要64个量化指令周期，一帧需要64x720x576xZ/64=829440个指令周期;对于编码部分，假设编码后非0元素占25%，对每8xs矩阵进行219一zag扫描、编码估计需要120个指令周期，则共需120x720x576xZ/64=1555200个指令周期。按以上计算，在系统中进行JPEC编码大约需要2903040个指令周期，耗时(TMS320C62lll作在15OMHz时)。可以看出，实际需要的指令远小于36M条，而时间也远小于3Oms，DSP完全可以实时处理从FI-FO传过来的数据。利用DSP芯片进行图像压缩如图4所示，图像数据通过FO接口送人数字信号处理板，由DSP芯片中的DMA控制器负责将数据放人输人缓冲区中，DSP对缓冲的图像数据进行压缩后，通过HPl接口将压缩数据送出。4总结图像采集系统的关键在于如何对大容量的信息进行暂存、压缩和传输等问题进行处理。本系统主要是解决这三个难题。在图像信息暂存方面充分利用DSP存储空间的可扩展性，保证系统可暂存的信息量足够大;信息压缩是DSP最擅长做的事情，可以在很短的时间内完成大量的信息压缩工作。该平台使用专用视频输人处理芯片SAA7lll和FIFO存储器及CPLD实现高速连续的视频帧采集，满足后继图像处理的需要。该平台既可以作为视频图像采集使用，也可以进行视频压缩、匹配等图像处理算法验证工作。参考文献【1ITexasInstruments，TMS32oC6000pe即he司5ReferenceGuide，.[2】PhiliPsSe二eonduetors，SAA7llADatasheet，.[3」TexasInstruments，TMS32OC6000CPUandInstrUetionSetRefereneeGuide，，TMS32OC6211Digtalsi即习ProeeSSorDataSheet，2003名-【51TexasInstrumentS，TMS320C6000TeehnicalBrie〔.[6llnte红atedDeviceTeehnolo留，Inc于IFOApPBook.飞9999.【7〕雄伟，DSP芯片的原理与开发应用(第二版)【M」.北京:电子工业出版社，200住【8」李方慧等，TMS32OC600ODSps原理与应用(第二版)四1.北京:电子工业出版社，.[0]刘松强，数字信号处理系统及其应用[M〕.北京:清华大学出版社，19%.〔10]彭启徐，李玉柏.DSP技术四】.成都:电子科技大学出版社，1997.

工具面板技巧1. 快速打开文件双击Photoshop的背景空白处(默认为灰色显示区域)即可打开选择文件的浏览窗口。2. 随意更换画布颜色选择油漆桶工具并按住Shift点击画布边缘，即可设置画布底色为当前选择的前景色。如果要还原到默认的颜色，设置前景色为25%灰度(R192，G192，B192)再次按住Shift点击画布边缘。3. 选择工具的快捷键可以通过按快捷键来快速选择工具箱中的某一工具，各个工具的字母快捷键如下：选框-M 移动-V 套索-L 魔棒-W喷枪-J 画笔-B 铅笔-N 橡皮图章-S历史记录画笔-Y 橡皮擦-E 模糊-R 减淡-O钢笔-P 文字-T 度量-U 渐变-G油漆桶-K 吸管-I 抓手-H 缩放-Z默认前景和背景色-D 切换前景和背景色-X编辑模式切换-Q 显示模式切换-F另外，如果我们按住Alt键后再单击显示的工具图标，或者按住Shift键并重复按字母快捷键则可以循环选择隐藏的工具。4. 获得精确光标按Caps Lock键可以使画笔和磁性工具的光标显示为精确十字线，再按一次可恢复原状。5. 显示/隐藏控制板按Tab键可切换显示或隐藏所有的控制板(包括工具箱)，如果按Shift+Tab则工具箱不受影响，只显示或隐藏其他的控制板。6. 快速恢复默认值有些不擅长Photoshop的朋友为了调整出满意的效果真是几经周折，结果发现还是原来的默认效果最好，这下傻了眼，后悔不该当初呀！怎么恢复到默认值呀？试着轻轻点按选项栏上的工具图标，然后从上下文菜单中选取“复位工具”或者“复位所有工具”。7. 自由控制大小缩放工具的快捷键为“Z”，此外“Ctrl＋空格键”为放大工具，“Alt＋空格键”为缩小工具，但是要配合鼠标点击才可以缩放；相同按Ctrl+“+”键以及“－”键分别也可为放大和缩小图像；Ctrl+Alt+“+”和Ctrl+Alt+“－” 可以自动调整窗口以满屏缩放显示，使用此工具你就可以无论图片以多少百份比来显示的情况下都能全屏浏览！如果想要在使用缩放工具时按图片的大小自动调整窗口，可以在缩放工具的属性条中点击“满画布显示”选项。8. 使用非Hand Tool(手形工具)时，按住空格键后可转换成手形工具，即可移动视窗内图像的可见范围。在手形工具上双击鼠标可以使图像以最适合的窗口大小显示，在缩放工具上双击鼠标可使图像以1:1的比例显示。9. 在使用Erase Tool(橡皮擦工具)时，按住Alt 键即可将橡皮擦功能切换成恢复到指定的步骤记录状态。10. 使用Smudge Tool(指尖工具)时，按住Alt键可由纯粹涂抹变成用前景色涂抹。11. 要移动使用Type Mask Tool(文字蒙版工具)打出的字形选取范围时，可先切换成快速蒙版模式（用快捷键Q切换），然后再进行移动，完成后只要再切换回标准模式即可。12. 按住Alt键后，使用Rubber Stamp Tool(橡皮图章工具)在任意打开的图像视窗内单击鼠标，即可在该视窗内设定取样位置，但不会改变作用视窗。13. 在使用Move Tool(移动工具)时，可按键盘上的方向键直接以1 pixel的距离移动图层上的图像，如果先按住Shift键后再按方向键则以每次10 pixel的距离移动图像。 而按Alt键拖动选区将会移动选区的拷贝。14. 使用磁性套索工具或磁性钢笔工具时，按“[”或“]”键可以实时增加或减少采样宽度(选项调板中)。15. 度量工具在测量距离上十分便利(特别是在斜线上)，你同样可以用它来量角度(就像一只量角器)。在信息面板可视的前提下，选择度量工具点击并拖出一条直线，按住Alt键从第一条线的节点上再拖出第二条直线，这样两条线间的夹角和线的长度都显示在信息面板上。用测量工具拖动可以移动测量线(也可以只单独移动测量线的一个节点)，把测量线拖到画布以外就可以把它删除。16. 使用绘画工具如(如画笔，向笔等)，按住Shift键单击鼠标，可将两次单击点以直线连接。17. 按住Alt键用吸管工具选取颜色即可定义当前背景色。通过结合颜色取样器工具(Shift+I)和信息面板监视当前图片的颜色变化。变化前后的颜色值显示在信息面板上其取样点编号的旁边。通过信息面板上的弹出菜单可以定义取样点的色彩模式。要增加新取样点只需在画布上用颜色取样器工具随便什么地方再点一下，按住Alt键点击可以除去取样点。但一张图上最多只能放置四个颜色取样点。当Photoshop中有对话框(例如：色阶命令、曲线命令等等)弹出时，要增加新的取样点必须按住Shift键再点击，按住Alt+Shift点击可以减去一个取样点。18. 裁切工具大家都一定用过，这种情况你也一定遇到过；在你调整裁切握、而裁切框又比较接近图像边界的时候，裁减框会自动地贴到图像的边上，令你无法精确的裁切图像。不过只要在调整裁切边框的时候接下“Ctrl”键，那么裁切框就会服服帖帖，让你精确裁切。复制技巧19. 按住Ctrl+Alt键拖动鼠标可以复制当前层或选区内容。20. 如果你最近拷贝了一张图片存在剪贴板里，Photoshop在新建文件(Ctrl+N)的时候会以剪贴板中图片的尺寸作为新建图的默认大小。要略过这个特性而使用上一次的设置，在打开的时候按住Alt键(Ctrl+Alt+N)。21. 如果创作一幅新作品，需要与一幅已打开的图片有一样的尺寸、解析度、格式的文件。选取“文件”→“New”，点Photoshop菜单栏的Windows选项，在弹出菜单的最下面一栏点击已开启的图片名称，是的，就是这么简单!22. 在使用自由变换工具(Ctrl+T)时按住Alt键(Ctrl+Alt+T)即可先复制原图层(在当前的选区)后在复制层上进行变换；Ctrl+Shift+T为再次执行上次的变换，Ctrl+Alt+Shift+T为复制原图后再执行变换。23. 使用“通过复制新建层(Ctrl+J)”或“通过剪切新建层(Ctrl+J)”命令可以在一步之间完成拷贝到粘贴和剪切到粘贴的工作；通过复制(剪切)新建层命令粘贴时仍会放在它们原来的地方，然而通过拷贝(剪切)再粘贴，就会贴到图片(或选区)的中心。24. 若要直接复制图像而不希望出现命名对话框，可先按住Alt键，再执行“图像”→“副本”命令。25. Photoshop的剪贴板很好用，但你更希望直接使用Windows系统剪贴板，直接处理从屏幕上截取的图像。好的，按下Ctrl＋K，在弹出的面板上将“输出到剪贴板”点中吧！26. 在Photoshop内实现有规律复制在做版面设计的时候我们会经常把某些元素有规律地摆放以寻求一种形式的美感，在Photoshop内通过四个快捷键的组合就可以轻易得出。(1)圈选出你要复制的物体；(2)按Ctrl+J产生一个浮动 Layer；(3)按旋转并移动到适当位置后确认；(4)现在可以按住Ctrl+Alt+Shift 后连续按“T”就可以有规律地复制出连续的物体。(只按住Ctrl+Shift则只是有规律移动)27. 当我们要复制文件中的选择对象时，要使用编辑菜单中的复制命令。复制一次你也许觉不出麻烦，但要多次复制，一次一次的点击就相当不便了。这时你可以先用选择工具选定对象，而后点击移动工具，再按住“Alt”键不放。当光标变成一黑一白重叠在一起的两个箭头时，拖动鼠标到所需位置即可。若要多次复制，只要重复的放松鼠标就行了。28. 可以用选框工具或套索工具，把选区从一个文档拖到另一个上。29. 要为当前历史状态或快照建立一个复制文档可以：(1)点击“从当前状态创建新文档”按钮；(2)从历史面板菜单中选择新文档；(3)拖动当前状态(或快照)到“从当前状态创建新文档”按钮上；(4)右键点击所要的状态(或快照)从弹出菜单中选择新文档把历史状态中当前图片的某一历史状态拖到另一个图片的窗口可改变目的图片的内容。按住Alt键点击任一历史状态(除了当前的、最近的状态)可以复制它。而后被复制的状态就变为当前(最近的)状态。按住Alt拖动动作中的步骤可以把它复制到另一个动作中。选择技巧30. 把选择区域或层从一个文档拖向另一个时，按住Shift键可以使其在目的文档上居中。如果源文档和目的文档的大小(尺寸)相同，被拖动的元素会被放置在与源文档位置相同的地方(而不是放在画布的中心)。如果目的文档包含选区，所拖动的元素会被放置在选区的中心。31. 在动作调板中单击右上角的三角形按钮，从弹出的菜单中选择载入动作，进入PhotoshopGoodiesActions目录下，其下有按钮、规格、命令、图像效果，文字效果、纹理、帧六个动作集，包含了很多实用的东西哟!另外，在该目录下还有一个文件，可用Adobe Acrobat软件打开，里面详细介绍了这些动作的使用方法和产生的效果。32. 单击工具条中的画笔类工具，在随后显示的属性条中单击画笔标签右边的小三角，在弹出的菜单中再点击小箭头选择“载入画笔…”。到Photoshop目录的Brushes文件夹中选择*.abr。原来这里还有这么多可爱的东西。33. 画出一个漂亮的标记，想在作品中重复使用？好办，用套索工具选好它，在Brushes的弹出菜单中选“储存画笔…”，然后用画笔工具选中这个新笔头……朋友，想做居室喷涂吗?34. 如果想选择两个选择区域之间的部分，在已有的任意一个选择区域的旁边同时按住Shift和Alt键进行拖动，画第二个选择区域(鼠标十字形旁出现一个乘号，表示重合的该区域将被保留)。35. 在选择区域中删除正方形或圆形，首先增加任意一个选择区域，然后在该选择区域内，按Alt键拖动矩形或椭圆的面罩工具。然后松开Alt键，按住Shift键，拖动到你满意为止。然后先松开鼠标按钮再松开Shift键。36. 从中心向外删除一个选择区域，在任意一个选择区域内，先按Alt键拖动矩形或椭圆的面罩工具，然后松开Alt键后再一次按住Alt键，最后松开鼠标按钮再松开Alt键。37. 在快速蒙版模式下要迅速切换蒙版区域或选取区域选项时，先按住Alt键后将光标移到快速遮色片模式图标上单击鼠标就可以了。38. 使用选框工具的时候，按住Shift键可以划出正方形和正圆的选区；按住Alt键将从起始点为中心勾划选区。39. 使用“重新选择”命令(Ctrl+Shift+D)来载入/恢复之前的选区。40. 在使用套索工具勾画选区的时候按Alt键可以在套索工具和多边形套索工具间切换。勾画选区的时候按住空格键可以移动正在勾画的选区。41. 按住Ctrl键点击层的图标(在层面板上)可载入它的透明通道，再按住Ctrl+Alt+Shift键点击另一层为选取两个层的透明通道相交的区域。42. 在缩放或复制图片之间先切换到快速蒙板模式[Q]可保留原来的选区。43. “选择框”工具中Shift和Alt键的使用方法：当用“选择框”选取图片时，想扩大选择区，这时按住Shift键，光标“+”会变成“十+”，拖动光标，这样就可以再原来选取的基础上扩大你所需的选择区域。或是在同一副图片中同时选取两个或两个 以上的选取框。当用“选择框”选取图片时，想在“选择框”中减去多余的图片，这时按住“Alt”键，光标“+”会变成“十-”，拖动光标，这样就可以留下你所需要的图片。当用“选择框”选取图片时，想得到两个选取框叠加的部分，这时按住“Shift+Alt”键，光标“+”会变成“十í”，拖动光标，这样就你想要的部分。想得到“选取框”中的正圆或正方形时，按住“Shift”键，就可以。44. “套索”工具中Shift和Alt键的使用方法：增加选取范围按“Shift”键。(方法和“选择框”中的1相同)减少选取范围按“Alt”键。(方法和“选择框”中的2相同)两个选取框叠加的区域按“Shift+Alt”键。(方法和“选择框”中的3相同)45. “魔杖”工具中Shift和Alt键的使用方法：增加选取范围按“Shift”键。(方法和“选择框”中的1相同)减少选取范围按“Alt”键。(方法和“选择框”中的2相同)两个选取框叠加的区域按“Shift+Alt”键。(方法和“选择框”中的3相同)快捷键技巧46. 你可以用以下的快捷键来快速浏览你的图像：Home卷动至图像的左上角；End卷动至图像的右下角；Page UP卷动至图像的上方；Page Down卷动至图像的下方；Ctrl＋Page Up卷动至图像的左方；Ctrl＋Page Down卷动至图像的右方。

数字图像处理方面了解的了。