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Retinex图像增强技术研究及其DSP实现

作　者: 赵志华
导　师: 高清维
学　校: 安徽大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: Retinex 图像增强 DM642 视频处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 69次
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内容摘要


随着数字图像处理技术的高速发展,图像处理的应用已经深入到国计民生的方方面面。图像增强作为图像处理中的一个方向有着重要的意义,Retinex方法作为一种用于视觉场景再现的一种近似最优的方法正在迅速的为人们所使用, Retinex算法是一种能够改善图像亮度、对比度、清晰度的一种非线性变换,它能同时提供图像的动态范围压缩、色觉恒常、色彩再现三大优点,已经成功应用于各种静态图像的处理,然而由于图像处理所涉及的数据量比较庞大,图像处理速度成为了制约其发展的瓶颈之一,实时Retinex图像处理技术正是在这种需求下应运而生。图像处理硬件已经得到了飞速的发展,常见的专用的图像处理芯片价格一般较高,灵活性差,在扩展能力上也有所限制,我们很难在上面实现新的功能和算法。TI公司生产的TMS320DMDM642数字信号处理器(DSP)是当前业界公认的有着良好性能的多媒体处理器,它是一款专门面向多媒体应用而设计开发的32位定点DSP芯片,它基于C64xDSP内核,采用了两级缓存机制并且提供了极为丰富的外设接口,可以很方便的实现图像的实时处理,用于多媒体应用开发,在硬件实现上也比较方便,同时TI公司还提供了功能强大的开发软件和丰富的库函数和API函数,所以,该芯片成为目前进行实时图像处理的理想平台之一,为实时图像处理提供了良好的基础。本文首先在介绍了几种经典的图像增强方法的基础上引入了Retinex方法,然后提出了一种新的基于双边滤波的类Retinex方法,同时分析并比较了Retinex发展中的各种经典方法和本文提出的类Retinex图像增强方法,并通过定量指标评价了这几种经典算法和本文算法在提高图像质量、颜色保持以及计算速度方面的优劣情况,分析了他们的优缺点,实验表明Retinex方法对灰度图像和彩色图像效果明显,证实了本文方法不仅可以实现图像的增强效果,而且可以提高处理速度,为实时处理提供了可能。接着本文以合众达公司的SEED-VPM642平台为例,实现并优化了Retinex算法,最后,文章指出了课题以后的研究方向,TI公司推出的达芬奇数字媒体处理器将成为更好的平台。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 论文的选题背景  9-10
  1.2 研究目的和意义  10-11
  1.3 本文的主要工作  11-13
第二章 Retinex图像增强技术  13-40
  2.1 图像颜色空间  13-14
    2.1.1 RGB颜色空间  13
    2.1.2 YUV颜色空问  13-14
    2.1.3 HSI、HSV颜色空间  14
  2.2 经典的图像增强方法  14-18
    2.2.1 直方图均衡化  15-16
    2.2.2 同态滤波  16
    2.2.3 小波变换  16-17
    2.2.4 线性拉伸  17
    2.2.5 伽马矫正  17-18
  2.3 Retinex基本原理  18-20
    2.3.1 色觉恒常  18-19
    2.3.2 Retinex算法简介及其核心思想  19-20
  2.4 Retinex的发展  20-29
    2.4.1 随机游走算法  21
    2.4.2 循环算法  21-23
    2.4.3 中心环绕Retinex算法  23-26
    2.4.4 变分Retinex方法  26-29
  2.5 基于双边滤波的带有变增益偏差的类Retinex方法  29-33
    2.5.1 双边滤波  29-31
    2.5.2 改进的伽马矫正  31-33
  2.6 实验结果比较和分析  33-39
    2.6.1 图像质量评价  33-35
    2.6.2 图像结果分析  35-39
  2.7 结论以及未来研究的建议  39-40
第三章 基于DSP的Retinex实时图像处理  40-60
  3.1 DSP概论  40
  3.2 DSP芯片的基本结构和特点  40-42
    3.2.1 改进的哈佛结构  41
    3.2.2 多总线结构  41
    3.2.3 流水线操作  41-42
    3.2.4 专用的硬件乘法器  42
    3.2.5 特殊的DSP指令集  42
  3.3 多媒体数字信号处理器DM642  42-47
    3.3.1 DM642的CPU  43-44
    3.3.2 DM642的存储系统  44-46
    3.3.3 DM642的外设  46-47
  3.4 DSP软硬件开发平台  47-54
    3.4.1 硬件平台SEED-VPM642  47-52
    3.4.2 DSP的软件开发平台  52-54
  3.5 基于Retinex算法的DSP实现  54-60
    3.5.1 软件设计  54-55
    3.5.2 实验流程  55-56
    3.5.3 实验中需要考虑的问题  56-57
    3.5.4 软件实现  57-58
    3.5.5 实验结果  58-60
第四章 基于DSP的Retinex方法实现的优化  60-69
  4.1 基于结构的优化  60-63
    4.1.1 图像的块处理方法  60-61
    4.1.2 充分利用DM642的EDMA以及‘ping-pong’机制  61-63
  4.2 基于算法和软件的优化  63-68
    4.2.1 基于算法的优化  63-65
    4.2.2 基于软件的优化  65-68
  4.3 优化结果评估  68-69
第五章 总结与展望  69-71
  5.1 全文工作总结  69-70
  5.2 工作展望  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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