基于DSP图像优化方案

科园安徽科技异型于DSP图像优化方案顾转金摘要:随着图像监控技术的使用越来越广 泛,淮南矿业集团公司在铁路沿线重要道口。道岔咽喉区段安装了监控.设备,实时对行车、调车以及施工作业进行监控,实现远程管理和监督功能，减少了事故和错误的发生,并可以通过现场录像分析事故原因。为了使监控设备获得更清晰的图像，本文主要论述在DSP中嵌入光照度补偿、直方图均衡化灰度拉伸、γ矫正等4种图像处理算法,从而优化图像显示提高图像的整体效果。关键词:DSP直方图均衡化灰度拉伸γ矫正图像淮南矿业集团公司行车监视设备由现场监控单元和中心像镜头由于其设计渐晕不同，视场中心与边缘的光照度差不服务器组成,通过数字通道组网。现场监控单元主要由各监控同。对于同--镜头,照度差是有固定规律可循的。因此可以在点摄像机和车站编码器两部分组成，编码器采用的是基于嵌入DSP的先期处理中，通过数字补偿的方法,使每- -一个像素都得式操作系统的DSP芯片硬件平台, MPEG -4压缩协议。到相对均匀的亮度值,从而获得一幅均匀曝 光的图像。(1)一、光照度补偿式(1)中,F数表示光圈的大小,f为镜头的焦距,D为镜头的无论成像镜头如何完善,在不同的像方视场中,光照度是人瞳直径,L为发光的亮度, τ为镜头的透过率, u为摄影物距，不均匀的,即在成像器件上所受的光照度是不一~致的。见式(1)θ为轴外主光线与光轴的夹角, E为像面照度。所表述,当像方半视场角为θ时,像平面上该视场处的光照度通过光照度补偿,均匀曝光,亮度比较均匀,这样就弥补了与cos0的4次方成正比。在成像器件的中心,0=0,所受的光照成像镜头的制造缺陷。度相对最大;在成像器件的边缘所受的光照度最小。不同的成二、直方图均衡化有关细节:一是流槽应有覆盖剂以防止铜液吸氧,冷却水保持清洁和温差基本不变;二是定期校正各类仪器仪表,保证工艺图像的灰度统计直方图是1个1-D的离散函数,见式(2)。参数的准确性;三是加强对操作人员的技能培训,严格执行工式(2)中S,为图像fxy)第k级灰度值,a,是fx,y)中具有灰度值艺规程。S.的像素的个数,n是图像像素总数。因为p(S)给出了对S.出现概率的一个估计，所以直方图提供了原图的灰度值分布情参考文献:况,也可以说给出了一幅图所有灰度值的整体描述。[]重有色金属材料加工手册冶金 工业出版社,000 年.[2]赵志业.金属 塑性加工与轧制理论冶金工业出版社, 1985年.n k=011_1 .2)中国煤化工[3] 江西理工大学金属压力加工教研室、金属塑性加工学.200年.二到增强图像对比度的效果。THCNM H.CG用的方法有直方图均衢(作者单位:芜湖职业技术学院)化和直方图规定化。直方图规定化就是有选择的增强某个灰度责任编辑:李丹丹范围内的对比度或使图像灰度值的分布满足特定的条件。直方2009年第6期43安徽科技科园图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比绿色和蓝色分量, Y表示亮度信号,U、V表示色度信号。较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布,就YUV和rgb间转化公式:是对图像进行非线性拉伸,重新分配图像像素值,使-定灰度r=Y+1.14V范围内的像素数量大致相同。g=Y-0.39U-0.58V这里采用直方图均衡化来对图像进行处理。直方图均衡化b=Y+2.03U通过把原始图的直方图变换为均匀分布的形式,增加了像素灰省略UV分量减少运算量,提高图像处理速度。度值的动态范围,从而达到增强图像整体对比度的效果。将式R=Y+0.70r-0.587g-0.114b(2)表示为G=Y-0.299r+0.411g-0.112bB=Y-0.298r-0.587g+0.885bP,(S)= 具,0s,1;}0=1.._.I.经过灰度拉伸使其像素占有全部可能的灰度级并且分布这里P(S)代表原始图第k个灰度级的出现概率。以n为自均匀,这样图像就有了高对比度和多变的灰度色调。许多边缘变量,以P,(Sj)为函数得到的曲线就是图像的直方图。变得更加清晰可见,整体效果比原图有很大的提高。增强可用t=EH()表示,这里增强函数需要满足两个条件:- -是EH()在0≤s≤L-1范围内是一个单值单增函数;二是对四、γ矫正0≤s≤L-1有0≤EH()≤L-1。第-一个条件是为了保证增强处理没有打乱原始图像的灰度排列次序,保证原图各灰度级在变换CCD/CMOS成像器件像素中得到的光电信息与在该像素后仍保持从黑到白(或从白到黑)的排列次序。第二个条件保证上的光照度基本成线性关系。但由于实际传输系统的非线性特变换前后灰度值动态范围的- -致性。反变换s=EH-~(),0≤tS1性,往往会引起重现图像的亮度失真及色度失真,即在数字图也应满足上面两个条件。像显示时，图像文件中像素的灰度值与所显示图像中对应的亮累积分布函数(cumulaive dsribuion function, CDF)既可度值是成非线性的投影关系。编码器DSP通过y校正,保证得满足.上述两个条件,并能将s的分布转换为t的均匀分布。事实到的显示图像能够正确反应被摄最物的客观灰度值。显示器在上s的CDF就是原始图的累积直方图,这样就有:显示图像时,图像灰度值Y与亮度值Z之间的关系为:Z=Y'。其中,黑白显像管的y=2.2,彩色显像管的r=2.8,本 文取r=2.8。4=EH(s)= 2 n = 2 p().0s0s51.0._11.-I4)为矫正图像,必须要对图像信号引人相反的非线性失真，可以引入一个γ的幂函数:Y=X"=X37。其中X为像素的灰度由式(4)可见，根据原图像直方图可直接算出直方图均衡值,Y为经过γ矫正变换后的图像灰度值。这样显示亮度值z化后各像素的灰度值。当然实际中还要对4取整以满足数字图最终可以与原来数字图像的灰度值x成线性关系,即Z=X。像的要求。反变换可写成:γ矫正之后弥补了电脑显示器亮度值与原来数字图像灰度S,=EH*(WJ,0≤t≤1( 5)值的非线性关系 ,使在电脑上看到的图像得以正确反映。直方图均衡化处理前图像较暗且动态范围较小,反映在直方图上就是其直方图所占据的灰度值范围比较窄且集中在低五、总结灰度值-一边。 处理后图像的直方图占据了整个图像灰度值允许的范围,出现- -幅灰度级丰富且动态范围大的图像,所以也增通过以上分析可以看出,在行车监视编码器DSP中嵌入光加了图像的对比度，反映在图像上就是图像有较大的反差,许照度补偿、直方图均衡化灰度拉伸、γ矫正等4种图像优化算多细节可看得清晰了。法,可以在原有设备基础上弥补成像镜头的制造缺陷,增加图像的对比度,提高图像的整体效果,从而得到更加清晰.真实的三、灰度拉伸图像。灰度拉伸是通过增加原图里某两个灰度值间的动态范围参考文献:([1]广成网络视频监控系统使用手册安徽广成科技有限责任公司。来实现的。要进行灰度拉伸必须将rgb形式的彩色图转化为灰度图。rgb和RGB分别表示转化成灰度图前后的彩色图像中的[2] Hajia Ye. Stereomalching in 3D Meeasurement System Using DoubleCMOS Structured Light.Optis and Precision Engineering 2004,213个分量,下面是转化公式。(1):71-75.rgb转化成YUV公式:中国煤化工出版社, 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(作者单位:淮南矿业集团)其中,r表示该像素点颜色的红色分量,同理,g、b分别表示责任编辑:李丹丹44万分毁锯第6期