多分辨图像融合算法在dsp系统中的实现

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1、文章编号：100120645(2001)0620765205多分辨图像融合算法在DSP系统中的实现王毅，倪国强，李勇量(北京理工大学光电工程系，北京100081)摘耍：介绍在可见光2K波红外双波段图像融合高速処理平台上实现多分辨图像融合算法的设计方案A该硬件平台采用高速数字信号処理器TMS320C6201DSP及多种适于高迓数字图像処理的结构，在软件设计时，针对图像多分辨分解与重构运算过程的特点采取了多项优化措施，较好地解决了图像融合算法大运算景和数据存储空间与硬件系统实时赵理之间的矛盾，实现了

2、基于复杂图像融合算法的准实时融合処理八关键词：图像融合；实时数字图像処理；数字信号処理器中图分类号：TP391141文献标识码：A图像融合技术可以有效利用不同信道图像信息的互补性和冗余性，将多源图像信息资源的利用率得以最大限度地发挥A在以辅助观测、判读为目的的阁像融合系统中，由于要求提供的是便于人眼识别和理解的像素集合而不是计算机判读的特征符号,因而融合処理要求在像素层实现A像素居阁像融合処理的突出障碍是阁像配准及処理速度问题各信道像素的配准精度将直接影响像素层融合的图像质量，如金字塔一类的多分

3、辨融合算法的巨量数据処理使得实时阁像融合処理系统的研制幵发具有相当高的难度A因此国内外有关实时图像融合系统的报道甚少，特别是国内的有关研究仅局限在对同一场景的不同时相或不同颜色通道的图像像素的简单叠加或取舍运算A高性能数字信号処理器(DSP)的処理速度及功能的大幅提升与完善，为实时图像融合処理的实现提供了可能性A作者介绍了应用高速DSP芯片TMS320C6X作为処理核心器的可见光2长波红外双波段图像融合高速系统及在该平台上进行金字塔图像融合算法的软件设计方案A1硬件平台结构特点该融合系统为一个典

4、型的基于高速DSP的“嵌人式”数字图像処理机，其工作流程为:从CCD摄像机和长波红外成像仪输人的模似视频信号经数字化采集后，生成待処理的数字图像数据并存人帧存储器，DSP及其外设构成的融合処理机读取帧存中的数字图像，在按指定程序完成对图像数据的融合运算后，结果数据经视频D.还原为模拟融合图像，输出显示在终端监视设备上八收稿曰期:2001-04-24基金项目：国家$63”计划项目作者简介：王毅(1974-)，男，博士生；倪国强(1946-)，男，教授，博士生导师A系统核心処理器选用美国TI公司的T

5、MS320DSPTMS320C6201B1A系统中DSP芯片的工作频率为200MHz,由于C6x每指令周期最多可并行执行8条指令，故系统的峰值処理速度为每秒'执行16亿条指令八图像的多分辨分解与重构过程要对图像进行多层的分层运算処理，故有大量的存储空间用于中问数据缓存，C6201片内的1Mbit高速内存远不能满足这一要求，为此融合系统中配置有8Mbit的SBSRAM和128Mbit的SDRAMASBSRAM的总线时钟为200MHz，接近DSP对片内存储器的操作效率;SDRAM容量很高,总线速度迖

6、到IOOMHzA视频采集与显示系统是专门为双通道图像融合实时処理机而设计的A为同时采集两路视频信号，系统中设计有两套独立的视频A.於单元A采集系统还负责双通道图像的X2y平移像素配准:一路图像以固定窗□采集;而另一路图像的采集窗口为活动的，可通过控制面板上的方向键实吋调整该采集窗口位置，与固定采集窗口中的景物相重合，迖到两输入图像的像素平移配准目的A图像输人出帧存由高速SRAM构成A设计时采用存储器重叠映射技术解决图像采集显示过程与数据処理过程共用存储器的资源冲突问题，确保在图像采集.漏.示中D

7、SP仍可処于全速数据処理状态八2多分辨图像融合算法作者对多种图像融合算法如假彩色法、调制法和各类金字塔算法进行了深人地硏究、评估和改进AA人灰度融合结果的可视性看，基于图像多分辨结构的金字塔融合具有相当好的処理视觉效果，同时又有较大的灵活性和发展空间——在同一主体算法架构，即图像在多尺度分解与重构过程中，更换不同的滤波器模板和融合算子就可以得到特性相异的融合算法，如对比度金字塔或小波金字塔等2A作者在综合考虑应用的普适性、实现难易程度和可扩展性等因素的基础上，选择了Laplacian金字塔融合算

8、法作为系统硬件实现的首选方案3八图1为多分辨图像融合算法过程示意图A可以看出，融合过程主要涉及3种运算，图像的多层分解运算与多层重构运算（图中Reduce和©=Expand所示过程）及层间融合运算前者运算属于卷积类运算，而融合运算则属于像素点运算八阐1公宝依ai各竹比¥弁闭相对而言,卷积运算无疑是运算幵销的“大户”A且理论上卷积模板面积越大滤波效果赳好，有些仿真甚至使用17X17的模板A实际应用时，权衡処理效果与処理速度之间的关系，送用5x5的模板进行运算A同时为了尽W:减少浮点运算，模板常常作