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1、,9.2Harbin Institute of Technology实验报告课程名称：全景侦察与光电对抗 院系：电子与信息工程学院 班级：姓名：学号：指导教师：赵雅琴时间：2013年秋季哈尔滨工业大学实验一图像的点运算、实验目的1掌握 Code Composer Studio2.2 的安装和配置。2了解 DSP 开发系统和计算机与目标系统的连接方法。3了解 CCS 集成开发环境的操作环境和基本功能。4熟悉视频显示程序的运行过程、控制过程，搞清数据处理、传输途径。5结合实例学习如何在视频显示程序中增加图像处理算法。6理解和掌握图像的灰度显示、图像反色、域值分割、灰度线性变换、窗口变换、灰度拉伸、
2、直方图、灰度均衡的原理和应用。二、实验原理将图像按象素进行求反，取得类似照相底片效果。求反处理的图像与原始图 “黑白颠倒”，可以看清原始图中灰黑区域的情况。求反的图像一般用于数字图 像的初步处理。灰度图(gray-scale imgc5)是指将图像按照灰度等级的数目来划分后形成的图 像。灰度模式最多使用256 级灰度来表现图像，图像中的每个像素有一个0(黑 色)到255 (白色)之间的亮度值。实现灰度图现实的方法比较简单，将UV分 量的值赋为 0x80， Y 分量值保持不变即可。灰度的阈值变换可以将一幅灰度图像转换成黑白二值图像。它的操作过程是 先由用户指定一个阈值，如果图像中期权像素的灰度值
3、小于该阈值，则将该像素 的灰度值设置为 0，否则灰度值设置为 255。灰度的线性变换就是将图像中所有的点的灰度按照线性灰度变换函数进行 变换。该线性灰度变换函数是一个一维线性函数灰度变换方程为Z)B=f(DA)=fA*DA+ffi式中参数 fA 为纯属函数的斜率， fB 为纯属函数的在 y 轴的载距。当 fA1 时，输出图像的对比度将增大；当fAvl时，输出图像的对比度将减小；当fA=l 且 fB 0 时，操作仅使所有像素的灰度值上移或下移，其效果是使整个图像更暗 或更亮；如果fAvO,暗区域将变亮，亮区或装变暗，点运算完成了图像求补运 算。特殊情况下，当fA=l, fB=0时，输出图像和输入
4、图像相同；当fA=-l, fB=255 时，输出图像的灰度正好反转。灰度窗口变换(slicing)是将某一区间的灰度级和其它部分(背景)分开。我们用 下图说明灰度窗口变换的原理。其中g1old,g2old称为灰度窗口。灰度窗口变换有两种，一种是清除背景的，一种是保留背景的。前者把不在 灰度窗口范围内的象素都赋值为0，在灰度窗口范围内的象素都赋值为255，这 也能实现灰度图的二值化；后者是把不在灰度窗口范围内的象素保留原灰度值， 在灰度窗口范围内的象素都赋值为 255。本试验采用的是清除背景的灰度窗口变 换。灰度窗口变换可以检测出在某一灰度窗口范围内的所有象素，是图象灰度分 析中的一个有力工具。
5、灰度拉伸和灰度的线性变换有点类似，都用到了灰度的线性变换。但不同之 处在于灰度拉伸不是完全的线性，而是分段进行线性变换。它的灰度变换函数表 达式如下：y药）/(巧yiil心 255V(x-x2) + y.1.355-吏換后的灰度*12 266灰度拉伸可以更加灵活的控制输出灰度直方图的分布，它可以有选择的拉伸 某段灰度区间以改善输出图像。如果一图像灰度集中在较暗的区域而导致图像偏 暗，可以用灰度拉伸功能来拉伸（斜率1）物体灰度敬意以改善图像；同样如果 图像灰度集中在较亮的区域而导致图像偏亮，也可以用灰度拉伸功能来压缩（斜 率1）物体灰度区间以改善图像质量。有时我们需要知道一幅图中的灰度分布情况，
6、这时就可以采用灰度直方图 （histogram）来表示。一般情况下灰度直方图中的横坐标表示灰度值，纵坐标表示 该灰度值出现的次数（频率）。所以说，灰度直方图（histogram）是灰度级的函数， 它表示图象中具有每种灰度级的象素的个数，反映图象中每种灰度出现的频率。 直方图是多种空间域处理技术的基础。直方图的操作能效的用于图像增强，除了 提供有用的图像统计资料，直方图固有的信息还可以用在其他图像处理中，如图 像的分割与压缩等。由于各灰度出现的频率可能相差很大，所以如何将结果显示在有限的窗口范 围内，是一个必须考虑的问题。我们这里的做法是，将每行偶数点像素的灰度值 分为大于0x80与小于0x80
7、两部分进行统计。然后根据统计值将每行的灰度直方 图进行显示。灰度均衡有时也称直方图均衡，目的是通过点运算使输入图像转换 为在每一级上都有相同的像素点数的输出图像（即输出的直方图是平的）。这对 于在进行图像比较或分割之前将图像转化为一致的格式是十分有益的。灰度均衡有时也称直方图均衡，目的是通过点运算使输入图像转换为在每一 级上都有相同的像素点数的输出图像（即输出的直方图是平的）。这对于在进行 图像比较或分割之前将图像转化为一致的格式是十分有益的。按照图像的概率密度函数（PDF,归一化到单位面积的直方图）的定义 尸（X）= + H（X）图像的累积分布函数（CDF）上面的分式是被归一化后推导出的,对
8、于没有归一化的情况,只要乘以最大灰度值（DMax，对于灰度图就255）即可。灰度均衡的转换公式为对于离散图像,转换公式为三、程序设计在视频显示任务的循环中，程序首先将视频数据从输入缓冲区读入自己开设 的临时图像处理缓冲区，再在临时图像处理缓冲区上进行处理，处理后的数据再 输出到输出缓冲区。在屏幕中央开辟一个矩形区域，对这个区域内的图像进行处理。四、实验步骤1实验准备（1） 连接设备（2） 开启设备 打开计算机电源（注意：连接设备时并不需要关闭计算机，但要关闭实验 箱电源；如在连接设备前已经打开计算机，就不需要进行此步骤了）。 打开实验箱电源开关 打开显示器开关。(3) 设置 Code Comp
9、oser Studio 为 Emulator 方式(4) 双击 usb20emurst.exe，如果出现提示“SEED USB2.0 XDS510 CARD IS RESET,HARDWARE VERSION 1”，证明仿真器与目标系统连接正常。否则请检查 电源是否打开，仿真器驱动是否安装正确以及硬件。(5) 启动 Code Composer Studio双击桌面上“CCS 2( C6000)”图标，启动Code Composer Studio。成功后 可看到CCS 环境界面。2打开工程：工程目录3浏览工程中源程序并理解含义。4编译、连接、下载程序并运行，观察显示。5结束运行，退出工程。五、实
10、验结果矩形框内的图像是经过处理后的，方框外的图像是未经处理的。一、实验目的1.熟悉CCS集成开发环境的使用。2熟悉视频显示程序的运行过程、控制过程，搞清数据处理、传输途径3. 结合实例学习如何在视频显示程序中增加图像处理算法。4. 理解和掌握各种图像集合变换的方法和应用。二、实验原理平移变换大概是几何变换中最简单的一种了。IB I如图所示，初始坐标为（x0, yO）的点经过平移（tx, ty）（以向右，向下为 正方向）后，坐标变为（xl，yl）。这两点之间的关系是xl=xO+tx; yl=yO+ty.以 矩阵的形式表示为:xl10 txxOyl01 ty0 0 1我们更关心的是它的逆变换x00
11、txxyo01-tyyl10Q1 1L i这样，平移后的图像上的每一点都可以在原图像中找到对应的点。例如，对 于新图中的（0, 0）像素，代入上面的议程组，可以求出对应原图中的点，可以 直接将它的像素值统一设置为0或者255（对于灰度图就是黑色或白色）。设图像高度为lHeight，宽度为lWidth，原图中（x0, yO）垂直镜像后从未 将变为（x0，lHeight-yO），其矩阵表达式为：xl00 a00-1/HeightJ _001J _逆运算矩阵表达式为设图像高度为lHeight，宽度为lWidth，原图中(xO, y0)经过水平镜像后 从未将变为(lWidth-xO, yO),其矩阵表
12、达式为：-10lWidthx0010列001逆运算矩阵表达式为假设图像x轴方向缩放比率fx，y轴方向缩放比率是fy，那么原图中点(xO, yO)对应与新图中的点(xl, y1)的转换矩阵为其逆运算如下下面我们来推导一下旋转运算的变换公式。如下图所示，点仗0, y0）经过 旋转0度后坐标变成（xl, yl）。在旋转前旋转后xl = rcos(of -0 = r cos(cr)cos()十 rsin(?)sin(Z?) = xOcos(?)十 yOsin(t?) 夬二 rrsin(Z 一伏)二 r sin(fz) cos(0 = -.t sin) + yl cos(i9) + c sin(0) -
13、 d cos() + b三、程序设计在视频显示任务的循环中,程序首先将视频数据从输入缓冲区读入自己开设 的临时图像处理缓冲区,再在临时图像处理缓冲区上进行处理,处理后的数据再 输出到输出缓冲区。在屏幕中央开辟一个矩形区域,对这个区域内的图像进行处理。四、实验步骤1实验准备(1) 连接设备(2) 开启设备 打开计算机电源(注意：连接设备时并不需要关闭计算机，但要关闭实验 箱电源；如在连接设备前已经打开计算机，就不需要进行此步骤了)。 打开实验箱电源开关 打开显示器开关。(3) 设置 Code Composer Studio 为 Emulator 方式(4) 双击 usb20emurst.exe，如果出现提示“SEED USB2.0 XDS510 CARD IS RESET,HARDWARE VERSION 1”，证明仿真器与目标系统连接正常。否则请检查 电源是否打开，仿真器驱动是否安装正确以及硬件。(5) 启动 Code Composer Studio双击桌面上“CCS 2( C6000)”图标，启动Code Composer Studio。成功后 可看到CCS 环境界面。
