才興

摘 要：如今霧霾天氣頻繁的出現(xiàn)在中國各大中城市，在霧霾天氣里由于霧霾的籠罩，能見度下降，監(jiān)控圖片中的景物與人物都模糊不清，為交通監(jiān)管、刑偵等工作造成了很大影響。該文通過對霧霾天氣的圖像特點進行分析，提出了基于DSP的霧霾天氣處理技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：DSP 霧霾天氣 圖像處理技術(shù) 分析

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0090-01

由于城市空氣污染，霧霾天氣在我國個大中城市頻繁出現(xiàn)。在霧霾天氣中，由于能見度降低，造成視屏監(jiān)控與照相設(shè)備的在圖像采集時出現(xiàn)圖像不清晰等現(xiàn)象，這對交通安全、運輸、行政管理、刑偵等工作造成了嚴重的阻礙。所以針對霧霾天氣中圖像清晰化處理系統(tǒng)的開發(fā)與應用是具有很大的現(xiàn)實意義和實用價值。

1 霧霾天氣圖像的特點

霧霾天氣下在圖片的視覺效果有以下特點：第一，圖片模糊，難以觀察細節(jié)；第二，圖片的對比度變?nèi)?，圖像的灰度值偏低?；叶戎抵饕诘皖l區(qū)域分布，比較集中與直方圖的右邊，這使得圖像在視覺效果上偏灰白，圖像的細節(jié)融于景物，分辨困難。該問題的根源是亮度與對比度增強、能見度減小的緣故。遠方在視覺范圍可見的景物，在霧霾天氣里，不易被人們看到，這影響了人們對景物的正確判斷。

文章主要從圖像的對比度、亮度和灰度值的分布出發(fā)，研究霧霾天氣下圖像退化的原因，找到克服它的辦法，從而提高圖像的質(zhì)量，滿足人們在霧霾天氣下獲取圖像信息的需求。

2 DPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀60年代到80年代，由于當時微電子技術(shù)與計算機技術(shù)還沒有得到廣泛發(fā)展，機箱式結(jié)構(gòu)的圖像處理系統(tǒng)還是占主導地位，其占用空間很大，而且價格昂貴，當時該系統(tǒng)主要應用在遙感與醫(yī)學等領(lǐng)域的圖像處理中。

我國在圖像處理系統(tǒng)的開發(fā)和研制上，要晚于英美等國家，在初期采用的也是機箱式結(jié)構(gòu)。從80年代中期以后，我國圖像處理系統(tǒng)開始由機箱式到插卡式過渡，當時的圖像處理系統(tǒng)是由計算機與圖像卡共同組成。

20世紀90年代初，PCI總線技術(shù)的成熟與推廣，使用PCI總線技術(shù)的圖像卡變成額市場的主流。使用PCI總線技術(shù)的圖像卡可以在Windows系統(tǒng)下利用圖像處理軟件來處理圖像。

隨著DSP技術(shù)的發(fā)展與成熟，DSP芯片以價格低、體積小和運算速度快等優(yōu)勢，使得以DSP為芯片圖像處理器引起各界人士的親睞。在DSP的應用方面，我國與發(fā)達國家保持同步，從DSP芯片問世開始，我國市場就有銷售DSP芯片的公司。國內(nèi)的DSP主要是應用在應通信和數(shù)字消費領(lǐng)域中。

隨著DSP對信號運算和處理能力的提高，以及芯片成本降低，DSP在越來越廣泛的應用在各領(lǐng)域中，基于DSP芯片的產(chǎn)品人們生產(chǎn)生活的關(guān)系越來越密切。

3 基于DSP的霧霾天氣圖像處理系統(tǒng)

3.1 開發(fā)工具

3.1.1 CCS環(huán)境開發(fā)

CCS是一項在代碼開發(fā)與調(diào)試方面具有較強功能性較強的開發(fā)工具。CCS利用工程的概念完成軟件開發(fā)，解決了軟件系統(tǒng)復雜性的問題。一個CCS的工程中常常會包含了源文件、目標文件、庫文件與連接文件等，各個文件間可以根據(jù)需要調(diào)用其他文件或文件中的結(jié)構(gòu)，使各種文件發(fā)揮應有的作用，完成對硬件系統(tǒng)的充分利用。CCS軟件提供的強大功能，可以有效地提高軟件開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。

3.1.2 DSP/BIOS系統(tǒng)

DSP/BIOS是一種可由用戶裁剪的多任務(wù)操作系統(tǒng)，它是CCS軟件中的一部分。DSP/BIOS可以對線程進行有效管理，由于該系統(tǒng)師搶占式的操作系統(tǒng)，所以高優(yōu)先級任務(wù)可以優(yōu)先于低優(yōu)先級任務(wù)完成。該系統(tǒng)可以提供多線程同時訪問、相互協(xié)調(diào)、資源共享等結(jié)構(gòu)，具體選擇怎樣的結(jié)構(gòu)可以視情況而定。該系統(tǒng)具有可以改變線程的優(yōu)先級別功能，這方便了資源的分配與調(diào)節(jié)。

3.1.3 CSL庫函數(shù)

為了使開發(fā)程序的難度減小，縮短開發(fā)程序時間，開發(fā)者可以使用CCS中CSL芯片的支持庫，CSL可以把DSP開發(fā)中進行硬件資源訪問時涉及的函數(shù)集合成庫，變成API函數(shù)，這樣開發(fā)者在設(shè)計程序可以時方便調(diào)用。

3.2 DSP軟件的設(shè)計

3.2.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在進行對系統(tǒng)總體軟件的設(shè)計時，首先需要完成對所選芯片初始化，以驅(qū)動與芯片有關(guān)的總線與接口，然后進行視頻采集，當芯片的視頻采集時完成，把采集到的圖像信息發(fā)送到處理芯片中，利用小波同態(tài)運算軟件進行運算和處理。處理完成后，發(fā)送給顯示緩沖區(qū)芯片進行解碼，完成顯示。這就是完成了這個圖像處理軟件的相關(guān)設(shè)計。

3.2.2 芯片初始化程序

芯片的初始化過程包括：CSL庫函數(shù)、ache、I2C、FIASH和GPIO的初始化五個步驟。

3.2.3 視頻采集程序

在開發(fā)視頻采集程序是，首先要做的是設(shè)置中斷向量表，之后再分配視頻通道所需的地址。在使用解碼器進行初始化程序中，當I2C總線出現(xiàn)空閑時，可以將I2C子地址存入到設(shè)備地址寄存器之中。在I2C開始發(fā)送起始條件后，進行數(shù)據(jù)傳輸，此時可以使用I2C總線對解碼器進行初始化。

3.2.4 圖像顯示程序

在進行GPIO設(shè)置使時，GPIO0需要置高電平，即使用I2C1總線。視頻口的地址是0x88。之后進行程序的初始化。

在把經(jīng)過處理的圖像存入緩沖區(qū)之后，把圖像Y、Cb和Cr也分別存在相應的緩沖區(qū)之中。啟動顯示模塊后，把顯示緩沖區(qū)之中的內(nèi)容顯示在屏幕上。如果顯示緩沖區(qū)中依然存有數(shù)據(jù)時，完成標志位為0，則可以繼續(xù)在顯示緩沖區(qū)中調(diào)用的數(shù)據(jù)；如果顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清空，完成標志位為1，此時要將完成標志清零。

4 測試結(jié)果

在2012年，哈爾濱理工大學的研究團隊對基于DPS霧霾圖像處理系統(tǒng)進行了測試。當時正值哈爾濱供暖時期，空氣中所含的煙塵密度很大，形成了霧霾。從圖1與圖2對比可見，原本模糊的窗戶與路燈，輪廓變得清晰。在圖1中的人很難被察覺到，經(jīng)過平臺對圖像的處理后，很容易觀察到行人的存在。圖像整體的清晰度和對比度增強。說明基于DPS的霧霾圖像處理系統(tǒng)對霧霾天氣下圖像的處理具有十分顯著的作用。

5 結(jié)語

由于現(xiàn)今霧霾天氣發(fā)生次數(shù)愈加頻繁，同時霧霾天氣對圖像采集帶來了很大的困難，所以開發(fā)一款針對于霧霾天氣的圖像處理系統(tǒng)也具有一定的實踐作用。實踐證明，基于DSP的圖像處理系統(tǒng)，可以提高霧霾天氣下圖像的清晰度和對比度，其是一款具有實際意義的圖像處理軟件，值得有關(guān)人員的開發(fā)與推廣。

參考文獻

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