实验五 图像阈值化

1、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，

2、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-ICE仿真器一套。4. 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

3、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。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

4、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的主要模块：a) IPF01：格式化输入接口，接收输入到PVP模块的视频数据，其中IPF0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)

5、OPF03：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) THC01：阈值直方图压缩d) CNV03：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:MyWo

6、rkspaceii. 打开CCES，在工作区选择对话框上输入工作区目录：点击OK，如果工作区存在，则CCES会打开工作区，否则建立新工作区。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FileàImport导入项目，导入对话框中选择GeneralàExisting Projects into Workspacev. 点击Next，在选择根目录时选择刚才拷贝的项目文件夹E:MyWorkspacePVP Demo，此时Project列表框中会出现可以被导入的项目PVP Demo(E:MyWorkspacePVP

7、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key10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0xA00x00

8、0xA00xff观察直方图中各灰度值的分布情况，分析处理结果优劣的原因。 (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； (4) 编译、调试程序、查看结果1. 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Device0的Core0选择调试时

9、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.pgmb) 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;int i,a=THC_HISTOGRAM_160,b=THC_HISTOGRAM_167;for(i=1;i<6;i+)

10、if (THC_HISTOGRAM_16i>a)a=i;for(i=8;i<16;i+)if(THC_HISTOGRAM_16i>b)b=i;T=(a+b)/2*16;printf("T=%dn",T);return T;7. 实验数据及结果分析原图手动阈值1#define MIN_THRESHOLD 0x7d#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0x7d#define MAX_VALUE 0xff手动阈值2#define MIN_THRESHOLD 0x50#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0x50#define MAX_VALUE 0xff手动阈值3#define MIN_THRESHOLD 0xA0#define MIN_VALUE 0x00#define MAX_THRESHOLD 0xA0#define MAX_VALUE 0xFF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的调试方法。通过对图像的阈值化处理，我了解了图像的直方图计算