基于TMS320DM643的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中彩色圖像處理的實(shí)現(xiàn)
2.3 彩色圖像處理算法
對(duì)彩色圖像進(jìn)行處理,首先應(yīng)選取顏色模型,常用的顏色空間有RGB、HSI、YCbCr等,本系統(tǒng)選用YCbCr空間。與對(duì)灰度圖像處理的方法不同,彩色圖像有兩類處理方法:1)單獨(dú)處理顏色空間的每一個(gè)通道,再?gòu)?fù)合成結(jié)果圖像;2)把像素的顏色看作顏色空間中的一個(gè)點(diǎn),也可以看作是一個(gè)向量,在向量空間中處理圖像。另外,彩色圖像處理還涉及彩色圖像增強(qiáng)、彩色圖像濾波、彩色圖像壓縮和彩色圖像分割等處理算法。本文中,對(duì)等離子體發(fā)生裝置的彩色圖像進(jìn)行了圖像預(yù)處理、背景差分、目標(biāo)檢測(cè)等算法實(shí)現(xiàn)。
在等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生等離子體的過(guò)程中,隨著裝置兩端電壓的升高,裝置內(nèi)氣體顏色會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,由無(wú)色變?yōu)樽仙?,再由紫色變?yōu)榧t色,變化過(guò)程如圖4所示,圖4a是初始狀態(tài)背景圖,圖4b是裝置內(nèi)氣體變化為紫色時(shí)的圖,圖4c則是裝置內(nèi)氣體變化為紅色時(shí)的圖。本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/159282.htm
對(duì)等離子體發(fā)生裝置的圖像采集處理算法具體步驟如下:
(1)采集初始的N幀圖像,取均值,再進(jìn)行中值濾波,作為初始背景圖Bg(x,y)。
(2)后續(xù)采集的每幀圖像Cur(x,y)與初始背景圖Bg(x,y)進(jìn)行分Y、Cb、Cr三通道分別進(jìn)行差分運(yùn)算,再濾波得到差分圖像Sub(x,y):
Sub_Y(x,y)=Cur_Y(x,y)-Bg_Y(x,y);
Sub_Cb(x,y)=Cur_(2b(x,y)-Bg_Cb(x,y);
Sub_Cr(x,y)=Cur_Cr(x,y)-Bg_Cr(x,y);
(3)差分后發(fā)生變化的主要是Cr像素部分,所以求取Sub_Cr(x,y)的最大值Max Sub Cr及其位置x,y。
(4)求出與Max Sub Cr相似的所有像素,滿足:(Sub_Cr(x,y)-Max_Sub_Cr)2T并求出滿足上式的所有x,y的最大最小值,x_max,x_min,y_max,y_min。
(5)由于等離子體發(fā)生裝置近似長(zhǎng)方體,所以選取矩形區(qū)域(X_min:x_max;y_min:y_max)為有意義區(qū)域,后續(xù)循環(huán)處理只需對(duì)該區(qū)域進(jìn)行處理即可,減少了近1/3的數(shù)據(jù)處理量。
(6)對(duì)有意義區(qū)域的像素值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),設(shè)定一定閾值即可實(shí)現(xiàn)判別顏色狀態(tài)。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
系統(tǒng)幀率為25幀/s,圖像分辨率為720×576像素。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,觀察等離子體發(fā)生裝置的顏色變化狀態(tài),通過(guò)將人工判別結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的判別輸出進(jìn)行比較,判斷系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
系統(tǒng)幀率為25幀/s,實(shí)時(shí)性實(shí)驗(yàn)主要測(cè)試系統(tǒng)平均單幀判別時(shí)間,衡量基準(zhǔn)是該值是否低于幀間隔40ms。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,系統(tǒng)識(shí)別效果良好,判別準(zhǔn)確率達(dá)95%以上。同時(shí)系統(tǒng)性能方面表現(xiàn)良好,負(fù)載均衡,平均單幀識(shí)別時(shí)間低于29.2ms,小于幀間隔40ms,能夠同時(shí)滿足高實(shí)時(shí)性和高識(shí)別率的要求。
4 結(jié)語(yǔ)
基于TMS320DM643的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地檢測(cè)等離子體發(fā)生裝置的狀態(tài)變化,在光照變化時(shí)識(shí)別準(zhǔn)確率依然較高。本文根據(jù)等離子體發(fā)生裝置的實(shí)際需要,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于TS320DM643的硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)。同時(shí),在硬件程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程中對(duì)程序進(jìn)行了優(yōu)化,應(yīng)用了IMGLIB圖像處理函數(shù)庫(kù)中的中值濾波函數(shù)IMG median 3×3,大幅度減少了CPU訪問(wèn)外設(shè)SDARM所消耗的時(shí)間,同時(shí)使用DSP/BIOS實(shí)時(shí)系統(tǒng),增強(qiáng)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)也將不斷進(jìn)行優(yōu)化,在高實(shí)時(shí)性與高識(shí)別率上實(shí)現(xiàn)更好的融合。
評(píng)論