实验五图像阈值化

电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称DSP技术实验名称实验五图像阈值化姓名：学号：指导教师：1.实验目的1）进一步掌握 AZURE-BF609开发平台的使用；2）进一步掌握CCES调试方法；3）了解BF609 DSP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）掌握利用PVP进行图像阈值化的方法。2. 实验内容1）加载原始图片，并在液晶屏幕上显示；2）生成16阶灰值直方图，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. 实验环境（1）预装开发环境 Cross Core Embedded Studio 1.0.2 的计算机；（2）BF609开发板一套；（3）AZURE-BF609开发板上带有一片 BF609 DSP和一个4.3寸480*272点阵24bit的真彩液晶屏，本实验主要利用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）ADDS HPUSB-IC仿真器一套。34. 实验原理（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非常活跃的分支，其应用领域非常广泛，特别是在图像信息压缩、边缘提取和形状分析等方面起着重要作用， 成为其处 理过程中的一个基本手段。 二值化的目的是将上步的图像增强结果转换成二值图像，从而能得到清晰的边缘轮廓线，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。在一些简单的图像中， 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。4#羯白）魁-式中f（x,y）为灰度图像的灰度值,T为阈值，g（x,y）为二值化后的灰度图像。（2）BF609 PVP数据处理流水线BF609带有一个流水线视觉处理器（PVP）, PVP提供了 12个高性能的信号处理模块, 这些模块可以灵活的组合形成流数据处理流水线，从而可以进行典型的视频和图像处理及分析内核（例如自动驾驶辅助系统）。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专门优化。PVP集成了用于高速2D数字信号处理的一系列信号处理块。pvp Camera 円“事PVP的主要模块：a) IPFA 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、分离奇偶像素、帧计数等。b) OPF0- 3 :格式化输出接口，其中02用于视频子系统管道，而3用于存储器管道。c) THCC1:阈值直方图压缩d) CNV(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，提供 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) IIM01: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. 实验步骤（1）导入实验项目i. 建立工作目录，如 E:MyWorkspaceii. 打开CCES在工作区选择对话框上输入工作区目录:iii. 将实验项目文件夹 PVP Demo拷贝到工作区文件夹E:MyWorkspaceiv. 在CCES中点击File Import导入项目，导入对话框中选择General ExistingProjects into Workspace7r8v.点击Next，在选择根目录时选择刚才拷贝的项目文件夹E:MyWorkspacePVPDemo ,此时 Project列表框中会出现可以被导入的项目 PVPDemo(E:MyWorkspacePVP Demo)，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：(1) 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) 第二步，计算和显示直方图，保存直方图图片；(5) 第三步，阈值化和显示阈值化后的图像，保存阈值化图片；(6) 循环执行(3)(5)。(3) 参数设置(a)设置如下三组阈值，进行三次实验:MIN THRESHOLDMIN VALUEMAX THRESHOLDMAX VALUE第一组0x7d0x000x7d0xff第二组0x500x000x500xff第三组0xA00x000xA00xff(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;编译、调试程序、查看结果9卜Hw-H«32Q>QP*am他L "'hwf t-Dj- *BFP-cri+EWW4J*jt= rtKtL'M心欧e e t*c3i*J& ?ML".I-1FHG4wm1. 选择处理器型号：ADSP-BF6092. 选择连接类型：Emulator3. 选择平台：ADSP-BF609 via HPUSB-ICE4. 确定后进入 Edit Launch configuration properties 对话框vii.选择新建的配置 Azure_dmeo Debug，在 Program(s) to load 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:MyWorkspacePVP DemoprojectDebug Azure_dmeo.dxeviii.点击Apply，再点击Debug开始加载DSP程序，进入调试模式ix. 运行程序，观察结果x. 查看 E:MyWorkspacePVP Demoimg 下的输出文件 output.pgm b)保存输出结果，对比实验结果。6. 程序设计自适应算法程序:int calculate_threshold()int T;in t i,a=THC_HISTOGRAM_160,b=THC_HISTOGRAM_167;for(i=1;i<6;i+)if (THC_HIST0GRAM_16i>a) a=i;for(i=8;i<16;i+)if(THC_HISTOGRAM_16i>b) b=i;T=(a+b)/2*16;pri ntf("T=%dn",T)、return T;7. 实验数据及结果分析原图手动阈值1#define MIN_THRESHOLD0x7d#define MIN_VALUE0x00#define MAX_THRESHOLD0x7d#define MAX VALUE0xff手动阈值2手动阈值3#defi ne MIN_THRESHOLD0xA0#defi ne MIN_VALUE0x00#defi ne MAX_THRESHOLD0xA0#defi ne MAX_VALUE0xFF#define MIN_THRESHOLD0x50#define MIN_VALUE0x00#define MAX_THRESHOLD0x50#define MAX VALUE0xff自适应此时分界线T=1288. 总结及心得体会通过本次实验进一步掌握了 BF609开发平台的使用以及 CCES勺调试方法。通过对图像 的阈值化处理，我了解了图像的直方图计算， 阈值化的方法和意义。 通过手动改变参数和了 解了参数对结果的影响。通过直方图设计自适应处理程序，实现对图像的自适应处理。通过这5次实验，让我对 BF609这一系列的DSP有了初步的认识，为今后进一步深入 的开发学习打下了良好的基础。9. 对本实验过程及方法、手段的改进建议本次设计的自适应程序很有局限性，对于过亮或者过暗的图像不具有普遍适应性。14