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
[1] 楊明極,曾禛.基于DSP的WAP實時圖像瀏覽平臺的研究[J].哈爾濱理工大學學報,2010(5):45-48.
[2] 郭闖強,尤波,令狐丹,等.基于TMS320
DM642芯片和COFDM技術(shù)的移動機器人無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].哈爾濱理工大學學報,2009(1):127-131.
[3] 林英.基于小波變換的同態(tài)濾波法去霧圖像處理[J].龍巖學院學報,2008(6):32-36.