图象处理算法实验指导书
<p>图象处理算法实验指导书实验一 静态图像采集一、 实验目的1 了解DSK的工作原理。2 了解FPGA进行静态图像采集的工作原理。3 了解DSP的EDMA技术在静态数据采集中的作用。4 了解DSP的中断技术。5 了解SDRAM在静态视频数据采集中的作用。6 了解DSP和FPGA在视频数据采集中的同步原理二、 实验设备 计算机，6711DSK、视频采集卡、CCS软件、Webpack软件三、 实验原理本实验由视频采集卡上的FPGA和DSK共同完成对摄入图像的静态采集和显示，所谓静态采集，就是可以选择采集一幅用户感兴趣的图像，把这幅图像保存到DSK板上的SDRAM中并完成显示。视频图像由SAA7111进行AD变换和视频解码后输出CCIR 601标准的视频数据流送给FPGA，包括：位图像数据（高位为信号，低位为信号交叉出现）；行同步信号hs（在行消隐期间为高电平，其它时间为低电平）；场同步信号vs（在场消隐期间为高电平，其它时间为低电平）；行参考信号href（行数据有效期间为高电平）。在制下，标准的CCIR 601视频数据为864点行*625行场*50场，一场分为两帧，分别为奇数行和偶数行。其中每行有效数据为720个点，即href维持720个点。FPGA输出给AL250进行视频显示的信号也需要满足这一格式。根据这一格式，采集时FPGA将有效的视频数据存入OUTFIFO中，同时以行同步信号作为DSP的中断信号通知DSP取走FIFO中一行的数据。DSP收到中断信号后进入中断处理程序，用EDMA从视频板OUTFIFO中读取一行的数据到SDRAM中，再用EDMA将一行的数据从SDRAM搬到视频板INFIFO中。FPGA产生显示所需的同步信号和对INFIFO读取的控制信号，控制INFIFO中的数据和同步信号同步送给AL250,完成显示功能。为此在这个实验前，需要了解以下知识点：1 视频图像格式2、DSP原理和应用3、FPGA原理和应用四、 实验步骤1 复习有关图像采集的基础知识2 连接好摄像头、视频卡，FPGA下载电缆、6711DSK并口仿真电缆，上电。3 将并口插上FPGA下载电缆，运行开始程序Xilinx Webpack 4.2Device Programming运行iMPACT进行FPGA程序的下载。 4 选择Configure device下一步Boundary Scan Mode 下一步Automatic connect下一步。系统将会自动检测下载电缆和FPGA芯片，找到后将会弹出选择下载文件对话框，选择下载文件目录下的fpga_scapture.bit文件，右键选择Programming，开始FPGA程序的下载。5 连接好DSK的并口仿真电缆，打开CCS 2 ('C6000)程序。6 选择工具菜单中的 File->Load Program.选项，用来下载DSP程序，如图。 6选择该选项后会出现一个弹出对话框，在该对话框中选择对应下载目录下的Video.out文件，如图所示。7下载完成后，选择工具菜单中的 Debug->Run选项，来执行DSP程序，如图。8程序运行后按下视频板的复位按钮S2来完成图像的静态采集，如果显示图像有“花”的现象，可以多按几次复位按钮S2。9完成这个实验的完整实验报告。五、 思考题1视频图像是怎么同步的？2 DSP是怎样进行数据搬移的？3 DSK板是怎样和视频采集板协调工作的？六、 实验报告要求1 简述图像采集的基本原理2 说明DSP和FPGA各自完成的操作。实验二 静态图像模糊算法 一、 实验目的1、 了解图像模糊算法。2、 了解模糊算法在DSP上的实现。二、 实验设备 计算机，6711DSK、视频采集卡、CCS软件、Webpack软件三、 实验原理在前面的实验“静态图像采集”中，我们已经学习了如何进行一幅静态图像的采集和存入SDRAM中，在本试验中，我们将对采集进来的图像进行模糊变换。为了进行图像的模糊处理，只需要将图像进行低通滤波即可。为了在DSP上实现低通滤波算法，采用了FIR有限冲击响应滤波器对图像进行了数字滤波，采用的滤波器为Daub 4阶低通滤波器： Daub4Coeffs0=0.4829629131445341; Daub4Coeffs1=0.8365163037378077; Daub4Coeffs2=0.2241438680420134; Daub4Coeffs3=-0.1294095225512603; DSP处理流程为：首先进行图像采集，并存入SDRAM中。当用户按下按钮USER_SW1后开始进行图像的模糊处理。变换完成后打开EDMA将处理的结果送给视频板进行显示。四、 实验步骤1、 复习有关边缘提取的基础知识2、 连接好摄像头、视频卡，FPGA下载电缆、6711DSK并口仿真电缆，上电。3、 将并口插上FPGA下载电缆，下载FPGA程序。选择下载文件为下载文件目录下的fpga_blur.bit。4、 下载成功后，连接好DSK的并口仿真电缆，打开CCS 2 ('C6000)程序。打开下载文件目录下的video.out,并运行。5、程序运行后按下视频板的复位按钮S2来完成图像的静态采集，如果显示图像有“模糊”的现象，可以多按几次复位按钮S2。6图像采集好后，按下DSK板上的USER_SW1开关，指示灯USER_LED1亮，DSP开始进行边缘提取。变换完后灯灭，自动显示处理的结果。7如果要继续进行模糊处理，拨回DSK板上的USER_SW1开关再按下，可以观察到多次模糊处理的结果。8如果要继续采集和处理新的图像，拨回DSK板上的USER_SW1开关，重复步骤5和6。9完成这个实验的完整实验报告。五、 思考题1. 怎样进行图像的模糊处理？2、 怎样设计低通滤波器系数？六、实验报告要求1、 简述模糊处理的基本原理2、 说明DSP和FPGA各自完成的操作。实验三 静态图像边缘提取一、 实验目的1、 了解图像边缘提取算法。2、 了解边缘提取算法在DSP上的实现。二、 实验设备 计算机，6711DSK、视频采集卡、CCS软件、Webpack软件三、 实验原理在前面的实验“静态图像采集”中，我们已经学习了如何进行一幅静态图像的采集和存入SDRAM中，在本试验中，我们将对采集进来的图像进行边缘提取变换。图像的边缘，即图像的高通部分。为了得到图像的边缘，只需要将图像进行高通滤波即可。为了在DSP上实现高通滤波算法，采用了FIR有限冲击响应滤波器对图像进行了数字滤波，采用的滤波器为Daub 4阶高通滤波器：Daub4HighCoeffs0=0.1294095225512603; Daub4HighCoeffs1=0.2241438680420134; Daub4HighCoeffs2=-0.8365163037378077;Daub4HighCoeffs3=0.4829629131445341; DSP处理流程为：首先进行图像采集，并存入SDRAM中。当用户按下按钮USER_SW1后开始进行图像的边缘提取。变换完成后打开EDMA将处理的结果送给视频板进行显示。四、 实验步骤1、 复习有关边缘提取的基础知识2、 连接好摄像头、视频卡，FPGA下载电缆、6711DSK并口仿真电缆，上电。3、 将并口插上FPGA下载电缆，下载FPGA程序。选择下载文件为下载文件目录下的fpga_edge.bit。4、 下载成功后，连接好DSK的并口仿真电缆，打开CCS 2 ('C6000)程序。打开下载文件为下载文件目录下的video.out。5、 程序运行后按下视频板的复位按钮S2来完成图像的静态采集，如果显示图像有“花”的现象，可以多按几次复位按钮S2。6、图像采集好后，按下DSK板上的USER_SW1开关，指示灯USER_LED1亮，DSP开始进行边缘提取。变换完后灯灭，自动显示处理的结果。7、如果要继续进行边缘提取，拨回DSK板上的USER_SW1开关再按下，可以观察到多次高通滤波的结果。8如果要继续采集和处理新的图像，拨回DSK板上的USER_SW1开关，重复步骤5和6。9完成这个实验的完整实验报告。五、 思考题1. 边缘是怎样提取的？2、怎样设计高通滤波器系数？六、 实验报告要求1、 简述边缘提取的基本原理2、 说明DSP和FPGA各自完成的操作。实验四 静态图像反色变换一、 实验目的1、 了解图像反色算法。2、 了解反色算法在DSP上的实现。二、 实验设备 计算机，6711DSK、视频采集卡、CCS软件、Webpack软件三、 实验原理在前面的实验“静态图像采集”中，我们已经学习了如何进行一幅静态图像的采集和存入SDRAM中，在本试验中，我们将对采集进来的图像进行反色变换。反色变换算法只需要将原图像数据与255作差即可，算法十分简单。 DSP处理流程为：首先进行图像采集，并存入SDRAM中。当用户按下按钮USER_SW1后开始进行图像的反色。变换完成后打开EDMA将处理的结果送给视频板进行显示。四、 实验步骤1、 复习有关反色变换的基础知识2、 连接好摄像头、视频卡，FPGA下载电缆、6711DSK并口仿真电缆，上电。3、 将并口插上FPGA下载电缆，下载FPGA程序。选择下载文件为下载文件目录下的fpga_revcolor.bit。4、 下载成功后，连接好DSK的并口仿真电缆，打开CCS 2 ('C6000)程序。打开下载文件为下载文件目录下的video.out下载运行。5、程序运行后按下视频板的复位按钮S2来完成图像的静态采集，如果显示图像有“花”的现象，可以多按几次复位按钮S2。6、图像采集好后，按下DSK板上的USER_SW1开关，DSP开始进行反色变换。同时指示灯USER_LED1亮，变换完后该灯灭，自动显示处理的结果。7、如果要再次进行反色变换，拨回DSK板上的USER_SW1开关，再次按下该开关将再次进行反色变换。8、如果要继续采集和处理新的图像，拨回DSK板上的USER_SW1开关，重复步骤5和6。9完成这个实验的完整实验报告。五、 思考题1. 反色变换对图像是怎样处理的?六、实验报告要求1、简述反色变换的基本原理2、说明DSP和FPGA各自完成的操作。实验五 静态图像的DCT 变换一、 实验目的1、 了解DCT和IDCT的概念。2、了解DSP的EDMA技术。3、了解DSP的中断技术。4、了解SDRAM在静态视频数据采集中的作用。5、了解DSK板上用户自定义开关的使用。6、 了解DSP和FPGA在视频数据采集中的同步原理。二、实验设备 计算机，6711DSK、视频采集卡、CCS软件、Webpack软件三</p>
