基于DSP圖像優(yōu)化方案

科園安徽科技異型于DSP圖像優(yōu)化方案顧轉金摘要:隨著(zhù)圖像監控技術(shù)的使用越來(lái)越廣 泛,淮南礦業(yè)集團公司在鐵路沿線(xiàn)重要道口。道岔咽喉區段安裝了監控.設備,實(shí)時(shí)對行車(chē)、調車(chē)以及施工作業(yè)進(jìn)行監控,實(shí)現遠程管理和監督功能，減少了事故和錯誤的發(fā)生,并可以通過(guò)現場(chǎng)錄像分析事故原因。為了使監控設備獲得更清晰的圖像，本文主要論述在DSP中嵌入光照度補償、直方圖均衡化灰度拉伸、γ矯正等4種圖像處理算法,從而優(yōu)化圖像顯示提高圖像的整體效果。關(guān)鍵詞:DSP直方圖均衡化灰度拉伸γ矯正圖像淮南礦業(yè)集團公司行車(chē)監視設備由現場(chǎng)監控單元和中心像鏡頭由于其設計漸暈不同，視場(chǎng)中心與邊緣的光照度差不服務(wù)器組成,通過(guò)數字通道組網(wǎng)?，F場(chǎng)監控單元主要由各監控同。對于同--鏡頭,照度差是有固定規律可循的。因此可以在點(diǎn)攝像機和車(chē)站編碼器兩部分組成，編碼器采用的是基于嵌入DSP的先期處理中，通過(guò)數字補償的方法,使每- -一個(gè)像素都得式操作系統的DSP芯片硬件平臺, MPEG -4壓縮協(xié)議。到相對均勻的亮度值,從而獲得一幅均勻曝 光的圖像。(1)一、光照度補償式(1)中,F數表示光圈的大小,f為鏡頭的焦距,D為鏡頭的無(wú)論成像鏡頭如何完善,在不同的像方視場(chǎng)中,光照度是人瞳直徑,L為發(fā)光的亮度, τ為鏡頭的透過(guò)率, u為攝影物距，不均勻的,即在成像器件上所受的光照度是不一~致的。見(jiàn)式(1)θ為軸外主光線(xiàn)與光軸的夾角, E為像面照度。所表述,當像方半視場(chǎng)角為θ時(shí),像平面上該視場(chǎng)處的光照度通過(guò)光照度補償,均勻曝光,亮度比較均勻,這樣就彌補了與cos0的4次方成正比。在成像器件的中心,0=0,所受的光照成像鏡頭的制造缺陷。度相對最大;在成像器件的邊緣所受的光照度最小。不同的成二、直方圖均衡化有關(guān)細節:一是流槽應有覆蓋劑以防止銅液吸氧,冷卻水保持清潔和溫差基本不變;二是定期校正各類(lèi)儀器儀表,保證工藝圖像的灰度統計直方圖是1個(gè)1-D的離散函數,見(jiàn)式(2)。參數的準確性;三是加強對操作人員的技能培訓,嚴格執行工式(2)中S,為圖像fxy)第k級灰度值,a,是fx,y)中具有灰度值藝規程。S.的像素的個(gè)數,n是圖像像素總數。因為p(S)給出了對S.出現概率的一個(gè)估計，所以直方圖提供了原圖的灰度值分布情參考文獻:況,也可以說(shuō)給出了一幅圖所有灰度值的整體描述。[]重有色金屬材料加工手冊冶金 工業(yè)出版社,000 年.[2]趙志業(yè).金屬 塑性加工與軋制理論冶金工業(yè)出版社, 1985年.n k=011_1 .2)中國煤化工[3] 江西理工大學(xué)金屬壓力加工教研室、金屬塑性加工學(xué).200年.二到增強圖像對比度的效果。THCNM H.CG用的方法有直方圖均衢(作者單位:蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院)化和直方圖規定化。直方圖規定化就是有選擇的增強某個(gè)灰度責任編輯:李丹丹范圍內的對比度或使圖像灰度值的分布滿(mǎn)足特定的條件。直方2009年第6期43安徽科技科園圖均衡化處理的“中心思想”是把原始圖像的灰度直方圖從比綠色和藍色分量, Y表示亮度信號,U、V表示色度信號。較集中的某個(gè)灰度區間變成在全部灰度范圍內的均勻分布,就YUV和rgb間轉化公式:是對圖像進(jìn)行非線(xiàn)性拉伸,重新分配圖像像素值,使-定灰度r=Y+1.14V范圍內的像素數量大致相同。g=Y-0.39U-0.58V這里采用直方圖均衡化來(lái)對圖像進(jìn)行處理。直方圖均衡化b=Y+2.03U通過(guò)把原始圖的直方圖變換為均勻分布的形式,增加了像素灰省略UV分量減少運算量,提高圖像處理速度。度值的動(dòng)態(tài)范圍,從而達到增強圖像整體對比度的效果。將式R=Y+0.70r-0.587g-0.114b(2)表示為G=Y-0.299r+0.411g-0.112bB=Y-0.298r-0.587g+0.885bP,(S)= 具,0s,1;}0=1.._.I.經(jīng)過(guò)灰度拉伸使其像素占有全部可能的灰度級并且分布這里P(S)代表原始圖第k個(gè)灰度級的出現概率。以n為自均勻,這樣圖像就有了高對比度和多變的灰度色調。許多邊緣變量,以P,(Sj)為函數得到的曲線(xiàn)就是圖像的直方圖。變得更加清晰可見(jiàn),整體效果比原圖有很大的提高。增強可用t=EH()表示,這里增強函數需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件:- -是EH()在0≤s≤L-1范圍內是一個(gè)單值單增函數;二是對四、γ矯正0≤s≤L-1有0≤EH()≤L-1。第-一個(gè)條件是為了保證增強處理沒(méi)有打亂原始圖像的灰度排列次序,保證原圖各灰度級在變換CCD/CMOS成像器件像素中得到的光電信息與在該像素后仍保持從黑到白(或從白到黑)的排列次序。第二個(gè)條件保證上的光照度基本成線(xiàn)性關(guān)系。但由于實(shí)際傳輸系統的非線(xiàn)性特變換前后灰度值動(dòng)態(tài)范圍的- -致性。反變換s=EH-~(),0≤tS1性,往往會(huì )引起重現圖像的亮度失真及色度失真,即在數字圖也應滿(mǎn)足上面兩個(gè)條件。像顯示時(shí)，圖像文件中像素的灰度值與所顯示圖像中對應的亮累積分布函數(cumulaive dsribuion function, CDF)既可度值是成非線(xiàn)性的投影關(guān)系。編碼器DSP通過(guò)y校正,保證得滿(mǎn)足.上述兩個(gè)條件,并能將s的分布轉換為t的均勻分布。事實(shí)到的顯示圖像能夠正確反應被攝最物的客觀(guān)灰度值。顯示器在上s的CDF就是原始圖的累積直方圖,這樣就有:顯示圖像時(shí),圖像灰度值Y與亮度值Z之間的關(guān)系為:Z=Y'。其中,黑白顯像管的y=2.2,彩色顯像管的r=2.8,本 文取r=2.8。4=EH(s)= 2 n = 2 p().0s0s51.0._11.-I4)為矯正圖像,必須要對圖像信號引人相反的非線(xiàn)性失真，可以引入一個(gè)γ的冪函數:Y=X"=X37。其中X為像素的灰度由式(4)可見(jiàn)，根據原圖像直方圖可直接算出直方圖均衡值,Y為經(jīng)過(guò)γ矯正變換后的圖像灰度值。這樣顯示亮度值z化后各像素的灰度值。當然實(shí)際中還要對4取整以滿(mǎn)足數字圖最終可以與原來(lái)數字圖像的灰度值x成線(xiàn)性關(guān)系,即Z=X。像的要求。反變換可寫(xiě)成:γ矯正之后彌補了電腦顯示器亮度值與原來(lái)數字圖像灰度S,=EH*(WJ,0≤t≤1( 5)值的非線(xiàn)性關(guān)系 ,使在電腦上看到的圖像得以正確反映。直方圖均衡化處理前圖像較暗且動(dòng)態(tài)范圍較小,反映在直方圖上就是其直方圖所占據的灰度值范圍比較窄且集中在低五、總結灰度值-一邊。 處理后圖像的直方圖占據了整個(gè)圖像灰度值允許的范圍,出現- -幅灰度級豐富且動(dòng)態(tài)范圍大的圖像,所以也增通過(guò)以上分析可以看出,在行車(chē)監視編碼器DSP中嵌入光加了圖像的對比度，反映在圖像上就是圖像有較大的反差,許照度補償、直方圖均衡化灰度拉伸、γ矯正等4種圖像優(yōu)化算多細節可看得清晰了。法,可以在原有設備基礎上彌補成像鏡頭的制造缺陷,增加圖像的對比度,提高圖像的整體效果,從而得到更加清晰.真實(shí)的三、灰度拉伸圖像?；叶壤焓峭ㄟ^(guò)增加原圖里某兩個(gè)灰度值間的動(dòng)態(tài)范圍參考文獻:([1]廣成網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統使用手冊安徽廣成科技有限責任公司。來(lái)實(shí)現的。要進(jìn)行灰度拉伸必須將rgb形式的彩色圖轉化為灰度圖。rgb和RGB分別表示轉化成灰度圖前后的彩色圖像中的[2] Hajia Ye. Stereomalching in 3D Meeasurement System Using DoubleCMOS Structured Light.Optis and Precision Engineering 2004,213個(gè)分量,下面是轉化公式。(1):71-75.rgb轉化成YUV公式:中國煤化工出版社, 2001,1.Y = 0.299r + 0.587g + 0.114b[4] 朱:出版社2002,62.U = -0.147r - 0.289g+ 0.436bHCNMHGv = 0.615r - 0.515g- 0.100b(作者單位:淮南礦業(yè)集團)其中,r表示該像素點(diǎn)顏色的紅色分量,同理,g、b分別表示責任編輯:李丹丹44萬(wàn)分毀鋸第6期