科園安徽科技異型于DSP圖像優(yōu)化方案顧轉(zhuǎn)金摘要:隨著圖像監(jiān)控技術(shù)的使用越來越廣 泛,淮南礦業(yè)集團(tuán)公司在鐵路沿線重要道口。道岔咽喉區(qū)段安裝了監(jiān)控.設(shè)備,實(shí)時(shí)對(duì)行車、調(diào)車以及施工作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)督功能，減少了事故和錯(cuò)誤的發(fā)生,并可以通過現(xiàn)場(chǎng)錄像分析事故原因。為了使監(jiān)控設(shè)備獲得更清晰的圖像，本文主要論述在DSP中嵌入光照度補(bǔ)償、直方圖均衡化灰度拉伸、γ矯正等4種圖像處理算法,從而優(yōu)化圖像顯示提高圖像的整體效果。關(guān)鍵詞:DSP直方圖均衡化灰度拉伸γ矯正圖像淮南礦業(yè)集團(tuán)公司行車監(jiān)視設(shè)備由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元和中心像鏡頭由于其設(shè)計(jì)漸暈不同，視場(chǎng)中心與邊緣的光照度差不服務(wù)器組成,通過數(shù)字通道組網(wǎng)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元主要由各監(jiān)控同。對(duì)于同--鏡頭,照度差是有固定規(guī)律可循的。因此可以在點(diǎn)攝像機(jī)和車站編碼器兩部分組成，編碼器采用的是基于嵌入DSP的先期處理中，通過數(shù)字補(bǔ)償?shù)姆椒?使每- -一個(gè)像素都得式操作系統(tǒng)的DSP芯片硬件平臺(tái), MPEG -4壓縮協(xié)議。到相對(duì)均勻的亮度值,從而獲得一幅均勻曝 光的圖像。(1)一、光照度補(bǔ)償式(1)中,F數(shù)表示光圈的大小,f為鏡頭的焦距,D為鏡頭的無(wú)論成像鏡頭如何完善,在不同的像方視場(chǎng)中,光照度是人瞳直徑,L為發(fā)光的亮度, τ為鏡頭的透過率, u為攝影物距，不均勻的,即在成像器件上所受的光照度是不一~致的。見式(1)θ為軸外主光線與光軸的夾角, E為像面照度。所表述,當(dāng)像方半視場(chǎng)角為θ時(shí),像平面上該視場(chǎng)處的光照度通過光照度補(bǔ)償,均勻曝光,亮度比較均勻,這樣就彌補(bǔ)了與cos0的4次方成正比。在成像器件的中心,0=0,所受的光照成像鏡頭的制造缺陷。度相對(duì)最大;在成像器件的邊緣所受的光照度最小。不同的成二、直方圖均衡化有關(guān)細(xì)節(jié):一是流槽應(yīng)有覆蓋劑以防止銅液吸氧,冷卻水保持清潔和溫差基本不變;二是定期校正各類儀器儀表,保證工藝圖像的灰度統(tǒng)計(jì)直方圖是1個(gè)1-D的離散函數(shù),見式(2)。參數(shù)的準(zhǔn)確性;三是加強(qiáng)對(duì)操作人員的技能培訓(xùn),嚴(yán)格執(zhí)行工式(2)中S,為圖像fxy)第k級(jí)灰度值,a,是fx,y)中具有灰度值藝規(guī)程。S.的像素的個(gè)數(shù),n是圖像像素總數(shù)。因?yàn)閜(S)給出了對(duì)S.出現(xiàn)概率的一個(gè)估計(jì)，所以直方圖提供了原圖的灰度值分布情參考文獻(xiàn):況,也可以說給出了一幅圖所有灰度值的整體描述。[]重有色金屬材料加工手冊(cè)冶金 工業(yè)出版社,000 年.[2]趙志業(yè).金屬 塑性加工與軋制理論冶金工業(yè)出版社, 1985年.n k=011_1 .2)中國(guó)煤化工[3] 江西理工大學(xué)金屬壓力加工教研室、金屬塑性加工學(xué).200年.二到增強(qiáng)圖像對(duì)比度的效果。THCNM H.CG用的方法有直方圖均衢(作者單位:蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院)化和直方圖規(guī)定化。直方圖規(guī)定化就是有選擇的增強(qiáng)某個(gè)灰度責(zé)任編輯:李丹丹范圍內(nèi)的對(duì)比度或使圖像灰度值的分布滿足特定的條件。直方2009年第6期43安徽科技科園圖均衡化處理的“中心思想”是把原始圖像的灰度直方圖從比綠色和藍(lán)色分量, Y表示亮度信號(hào),U、V表示色度信號(hào)。較集中的某個(gè)灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布,就YUV和rgb間轉(zhuǎn)化公式:是對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸,重新分配圖像像素值,使-定灰度r=Y+1.14V范圍內(nèi)的像素?cái)?shù)量大致相同。g=Y-0.39U-0.58V這里采用直方圖均衡化來對(duì)圖像進(jìn)行處理。直方圖均衡化b=Y+2.03U通過把原始圖的直方圖變換為均勻分布的形式,增加了像素灰省略UV分量減少運(yùn)算量,提高圖像處理速度。度值的動(dòng)態(tài)范圍,從而達(dá)到增強(qiáng)圖像整體對(duì)比度的效果。將式R=Y+0.70r-0.587g-0.114b(2)表示為G=Y-0.299r+0.411g-0.112bB=Y-0.298r-0.587g+0.885bP,(S)= 具,0s,1;}0=1.._.I.經(jīng)過灰度拉伸使其像素占有全部可能的灰度級(jí)并且分布這里P(S)代表原始圖第k個(gè)灰度級(jí)的出現(xiàn)概率。以n為自均勻,這樣圖像就有了高對(duì)比度和多變的灰度色調(diào)。許多邊緣變量,以P,(Sj)為函數(shù)得到的曲線就是圖像的直方圖。變得更加清晰可見,整體效果比原圖有很大的提高。增強(qiáng)可用t=EH()表示,這里增強(qiáng)函數(shù)需要滿足兩個(gè)條件:- -是EH()在0≤s≤L-1范圍內(nèi)是一個(gè)單值單增函數(shù);二是對(duì)四、γ矯正0≤s≤L-1有0≤EH()≤L-1。第-一個(gè)條件是為了保證增強(qiáng)處理沒有打亂原始圖像的灰度排列次序,保證原圖各灰度級(jí)在變換CCD/CMOS成像器件像素中得到的光電信息與在該像素后仍保持從黑到白(或從白到黑)的排列次序。第二個(gè)條件保證上的光照度基本成線性關(guān)系。但由于實(shí)際傳輸系統(tǒng)的非線性特變換前后灰度值動(dòng)態(tài)范圍的- -致性。反變換s=EH-~(),0≤tS1性,往往會(huì)引起重現(xiàn)圖像的亮度失真及色度失真,即在數(shù)字圖也應(yīng)滿足上面兩個(gè)條件。像顯示時(shí)，圖像文件中像素的灰度值與所顯示圖像中對(duì)應(yīng)的亮累積分布函數(shù)(cumulaive dsribuion function, CDF)既可度值是成非線性的投影關(guān)系。編碼器DSP通過y校正,保證得滿足.上述兩個(gè)條件,并能將s的分布轉(zhuǎn)換為t的均勻分布。事實(shí)到的顯示圖像能夠正確反應(yīng)被攝最物的客觀灰度值。顯示器在上s的CDF就是原始圖的累積直方圖,這樣就有:顯示圖像時(shí),圖像灰度值Y與亮度值Z之間的關(guān)系為:Z=Y'。其中,黑白顯像管的y=2.2,彩色顯像管的r=2.8,本 文取r=2.8。4=EH(s)= 2 n = 2 p().0s0s51.0._11.-I4)為矯正圖像,必須要對(duì)圖像信號(hào)引人相反的非線性失真，可以引入一個(gè)γ的冪函數(shù):Y=X"=X37。其中X為像素的灰度由式(4)可見，根據(jù)原圖像直方圖可直接算出直方圖均衡值,Y為經(jīng)過γ矯正變換后的圖像灰度值。這樣顯示亮度值z(mì)化后各像素的灰度值。當(dāng)然實(shí)際中還要對(duì)4取整以滿足數(shù)字圖最終可以與原來數(shù)字圖像的灰度值x成線性關(guān)系,即Z=X。像的要求。反變換可寫成:γ矯正之后彌補(bǔ)了電腦顯示器亮度值與原來數(shù)字圖像灰度S,=EH*(WJ,0≤t≤1( 5)值的非線性關(guān)系 ,使在電腦上看到的圖像得以正確反映。直方圖均衡化處理前圖像較暗且動(dòng)態(tài)范圍較小,反映在直方圖上就是其直方圖所占據(jù)的灰度值范圍比較窄且集中在低五、總結(jié)灰度值-一邊。 處理后圖像的直方圖占據(jù)了整個(gè)圖像灰度值允許的范圍,出現(xiàn)- -幅灰度級(jí)豐富且動(dòng)態(tài)范圍大的圖像,所以也增通過以上分析可以看出,在行車監(jiān)視編碼器DSP中嵌入光加了圖像的對(duì)比度，反映在圖像上就是圖像有較大的反差,許照度補(bǔ)償、直方圖均衡化灰度拉伸、γ矯正等4種圖像優(yōu)化算多細(xì)節(jié)可看得清晰了。法,可以在原有設(shè)備基礎(chǔ)上彌補(bǔ)成像鏡頭的制造缺陷,增加圖像的對(duì)比度,提高圖像的整體效果,從而得到更加清晰.真實(shí)的三、灰度拉伸圖像?；叶壤焓峭ㄟ^增加原圖里某兩個(gè)灰度值間的動(dòng)態(tài)范圍參考文獻(xiàn):([1]廣成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用手冊(cè)安徽廣成科技有限責(zé)任公司。來實(shí)現(xiàn)的。要進(jìn)行灰度拉伸必須將rgb形式的彩色圖轉(zhuǎn)化為灰度圖。rgb和RGB分別表示轉(zhuǎn)化成灰度圖前后的彩色圖像中的[2] Hajia Ye. Stereomalching in 3D Meeasurement System Using DoubleCMOS Structured Light.Optis and Precision Engineering 2004,213個(gè)分量,下面是轉(zhuǎn)化公式。(1):71-75.rgb轉(zhuǎn)化成YUV公式:中國(guó)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(作者單位:淮南礦業(yè)集團(tuán))其中,r表示該像素點(diǎn)顏色的紅色分量,同理,g、b分別表示責(zé)任編輯:李丹丹44萬(wàn)分毀鋸第6期