基于DSP图像处理的通用系统研究

摘 要 本文从图像处理系统的硬件和软件两个方面出发进行研究，设计基于DSP图像处理的通用系统。文中主要研究了如何通过光学图像的采集获得高质量图像，图像数据的模数转化和传输以及图像处理平台的选型等问题，在此基础上设计较为通用的DSP图像处理系统。

【关键词】图像处理 DSP C674x

1 引言

图像处理是对图像进行一系列的操作，完成对图像信息的处理，以满足人类视觉的某种需要或目的。传统的数字图像处理系统一般是基于PC机的，随着多媒体数码产品需求的不断扩大，数字图像处理设备要求越来越小型化，借助飞速发展的可编程器件，嵌入式DSP已成为当今数字图像处理系统的首选平台。

2 系统总体设计

通用图像处理系统的设计为：CCD摄像机获取模拟图像，经A/D转化后存入SDRAM，并由DSP进行图像处理，完成对图像特征参数的分析或图像识别，并将处理结果传送给显示设备，其功能框图如图1所示。

图像采集部分，使用半导体激光器作光源，完成模拟图像数据的采集。图像传输部分，是系统设计的关键部分，完成DSP子系统外的数据输入输出，以及子系统内部数据传输等。图像处理部分，处理平台接收并处理数字图像数据。在某些系统中会加入控制处理器用于执行DSP子系统的控制功能，使得DSP子系统可以专注于高速实时DSP算法，这由具体的不同系统所决定。

3 图像采集与传输

图像采集平台主要有CCD图像传感器、半导体激光器、测量旋转台、滤光片组成。采用高清的CCD摄像头采集图像，摄像头使用芯片PC3030，其分辨率N制为648×488、PAL制为682×504。半导体激光器为光强均布一字线状激光器，波长635nm，光强分布均匀性好，10cm处线宽最细可达0.3mm。测量旋转台，既可作为工作台使用也可以完成CCD相机与旋转台的定标，为一些检测系统后续数据的测定提供参数依据。在CCD相机镜头前加置滤光片，摄像机在封闭的平台外透过开窗进行图像采集。封闭式的作业环境屏蔽了复杂工业环境的干扰，半导体激光器成唯一光源，相机前加置的滤光片仅能透过选定波长的激光，这样的图像采集平台从设计上保证了相机能够取得质量更为优越的图像。

数字图像信号的传输完成了图像采集模块和图像处理模块的通信工作。信号传输模块基于模数转换芯片TVP5147M1进行设计，电路采用电流电压转换电路，将CCD像素单元输出的电流信号转换成电压信号，进行数据采样、量化、编码，完成模拟量到数字量的转换。传输模块支持PAL/CVBS/YPbPr模拟视频信号输入和三路视频信号分时输入，将输入信号转换为数字视频信号，取高8位输出，通过I2C控制接口，使用总线VPIF与DSP进行通信连接。

4 图像处理

图像处理平台基于TI推出的低功耗浮点DSP设计，拥有TMS320C674x内核。平台外设接口包括串口、I2C、SPI、USB2.0、以太网口等。EMIF接口，除扩展常见的Flash、SDRAM外，还对DDR2和MDDR存储器提供了接口支持，拥有64个独立的DMA通道数，并且提供对加强型直接存储器访问EDMA3的支持，为数据的高速传输提供条件。使用软件集成开发环境CCS5，负责完成系统的软件开发，进行软件和硬件的仿真调试，它也是硬件调试的辅助手段。TL-XDS100V2 DSP仿真器，完成硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的数据和状态。DSP芯片以其自身的技术优势如采用哈佛结构、流水线操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令集等为实时图像处理提供了良好的核心技术支持。用户也可以借助不同DSP芯片厂家提供的图像处理算法库在对图像处理时间非常敏感的实时系统中编写出更为高效的算法程序。

5 结论

图像处理系统的关键问题在于保证系统一体化的集成设计和功能的实现，以及在不断重复使用中系统工作的稳定性，系统面对复杂工业环境的适应性，以及如何选取工业光源与摄像机取得高质量的图像、采取优越的算法满足图像实时处理的要求等等。通过上面各个功能模块的设计，结合系统的软硬件资源，我们可以得到一个在复杂工业环境下稳定工作的通用图像处理系统。

参考文献

[1]孙燮华.数字图像处理：原理与算法[M].北京：机械工业出版社，2010.

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[5]袁润平.基于DSP的图像处理系统的设计[D].成都：电子科技大学，2005.

作者简介

韦靖博（1990-），男，安徽省阜阳市人。工程硕士学位。研究方向为可编程器件与系统设计。

作者单位

合肥工业大学电子科学与应用物理学院 安徽省合肥市 230000