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)
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2．3 彩色圖像處理算法
對彩色圖像進(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通道，再復(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點(diǎn)，也可以看作是一個向量，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)生等離子體的過程中，隨著裝置兩端電壓的升高，裝置內(nèi)氣體顏色會發(fā)生相應(yīng)變化，由無色變?yōu)樽仙儆勺仙優(yōu)榧t色，變化過程如圖4所示，圖4a是初始狀態(tài)背景圖，圖4b是裝置內(nèi)氣體變化為紫色時的圖，圖4c則是裝置內(nèi)氣體變化為紅色時的圖。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159282.htm
對等離子體發(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)對有意義區(qū)域的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，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)過程中，觀察等離子體發(fā)生裝置的顏色變化狀態(tài)，通過將人工判別結(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)時性實(shí)驗(yàn)主要測試系統(tǒng)平均單幀判別時間，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)識別效果良好，判別準(zhǔn)確率達(dá)95％以上。同時系統(tǒng)性能方面表現(xiàn)良好，負(fù)載均衡，平均單幀識別時間低于29．2ms，小于幀間隔40ms，能夠同時滿足高實(shí)時性和高識別率的要求。
4 結(jié)語
基于TMS320DM643的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時地檢測等離子體發(fā)生裝置的狀態(tài)變化，在光照變化時識別準(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)計開發(fā)了基于TS320DM643的硬件平臺，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時目標(biāo)檢測。同時，在硬件程序?qū)崿F(xiàn)過程中對程序進(jìn)行了優(yōu)化，應(yīng)用了IMGLIB圖像處理函數(shù)庫中的中值濾波函數(shù)IMG median 3×3，大幅度減少了CPU訪問外設(shè)SDARM所消耗的時間，同時使用DSP／BIOS實(shí)時系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)實(shí)時性。系統(tǒng)也將不斷進(jìn)行優(yōu)化，在高實(shí)時性與高識別率上實(shí)現(xiàn)更好的融合。
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