综合设计dsp图像处理

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1、1.DSP图像处理1.1DSP简介数字信号处理器DSP是嵌入系统的一个子系统，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法，它具有运算速度快、可靠性高、支持高速大容量存储器，性能价格比高、编程灵活等突出优点，在通信、网络、语音、图像、雷达、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到广泛的应用。DSP在图像处理上的优势：与传统的采用视频采集卡进行图像处理相比，DSP在图像处理中有很多优势；当前许多系统中，采用视频采集卡进行图像的处理及转换，基本上是由ASIC芯片实现，这

2、样的系统致命的弱点就是灵活性差、升级困难，相应的成本增加；对于视频采集卡适用通用可编程DSP芯片，由于其可编程性及强大的处理能力，使得这样的系统有很高的性价比。所以基于DSP的嵌入式系统必将在图像处理尤其是实时图像处理系统中居于主导地位。DSP芯片在图像处理领域的典型应用有数码相机、数字机顶盒、网络摄像机、DVD图像压缩卡、网络移动可视电话、人体生物特征识别(指纹识别、人眼虹膜识别）、运动目标检测、警戒和跟踪等。DSP的结构特点：(1)硬件乘法器，在通用的微处理器内部实现乘法操作，一般要用到100多个的时钟周期，非常

3、浪费时间。而在DSP的内部，由于其设有独立的、专门用来完成乘法操作的硬件乘法器，因此进行乘法运算的速度很高。内部独有的乘法指令可以在单周期内完成数字滤波、卷积优化、相关运算等算法中的大量重复乘法。(2)总线结构，传统的微处理器通常采用冯诺曼总线结构，这种结构的程序及数据总线是共享的，程序指令只能串行执行。而DSP采用改进的哈佛结构：即它具有数据和程序两条内部总线，程序和数据的存储空间是分开的，分别有各自的地址及数据总线，因此取指和读数能够同时进行，这就大大的提高了程序的运行效率。(3)JTAG标准测试接口，该接口主要

4、用于对DSP进行片上仿真，以及对编写好的程序进行下载。(4)多功能单元，为了进一步提高程序的执行速度，DSP还在内部设置了多个能够并行操作的功能单元，这就使得DSP能够在同等的时间内完成更多的操作。(5)专用寻址单元，DSP主要是面向数据的密集型应用，因此，随着数据访问次数的增加，数据地址的计算时间也必然会线性的增长。如果我们不在地址的计算上面做一些特殊的考虑，那么将有可能导致计算地址的时间比实际的操作时间还要长。因此DSP又增加了地址产生器。地址产生器可以与ALU9（算术逻辑单元）并行工作，不另外占用CPU的时间。

5、(6)独立的DMA总线控制器，DSP内部集成了一组或多组独立的DMA总线，该总线可以与CPU的数据、程序总线并行工作，不额外占用CPU的时间。(7)采用流水线作业，指令的执行分为取指、译码、取数、执行等步骤，它们分别由片内的不同功能单元来独立完成。这就相当于并行执行多条指令，因此极大的提高了运算速度。1.2硬件介绍做图像处理涉及到芯片及作用简介：做图像处理主要用到复合视频输入和输出、DDR2、FLASH和视频解码芯片TVP5146。复合视频就是摄像头过来的模拟信号，然后经过视频编解码芯片TVP5146转换成YUV42

6、2格式的数字信号；DDR2主要用来做动态数据存储，本版卡的DDR2内存容量是128MByte,容量比较大；FLASH用来存储程序的，DDR2主要是用来运行程序的，暂时缓存结果，掉电后数据丢失。1.3图像采集和处理过程CCD摄像头直接与视频解码芯片TVP5146相连，经由TVP5146将采集到的彩色模拟图像数据转换成YUV422格式的数字图像数据，接着就是主处理器DM6437对视频编解码芯片处理过后的数据进行相关的图像处理算法的运算，最后得到相关的结果再输出。1.4图像视频处理三大趋势（1）静态图像处理→动态视频处理，

7、静态图像处理简单，算法精度高；无实时性，直观程度差，友好程度差。（2）PC机→嵌入式，PC机处理能力强；体积大，环境适应力差，“系统成本”高。（3）视频监控→智能视频监控，人眼分辨能力有限，需要视频分析辅助，尤其是特殊场合；智能视频监控是视频监控技术发展的必然。1.5智能照明的必要性电能供应面临危机，电能是众多能源中的一种，虽然自改革开放以来我国的电力事业得到了飞速的发展，但是电能的供应仍然不足，究其原因主要是：一方面是我国的用电效率非常低；另一方面是有些产业的发展势头过强，超出了电能资源的承受能力；再一方面就是人们

8、的节电意识淡薄所导致的电能严重浪费。1.6智能照明的优势智能照明的优势：具有良好的扩展性；优异的可移植性；维护方便、费用低；减少学校的电能支出。91.7基于图像处理技术智能照明系统的优越性为了弥补传统的、基于红外及照度传感技术的智能照明系统的缺陷，将图像处理技术应用到智能照明控制系统中来，通过CCD摄像头采集教室的视频图像数据，然后将采集的数据