基于CCS的數字圖像直方圖均衡化的設計

摘 要:直方圖均衡化是最常用的圖像增強方法之一，目前大多是用Matlab軟件仿真，不利于硬件實現。為了克服這一不足，這里給出了直方圖均衡化算法以及程序設計流程，并在CCS v3.1的軟件仿真環境下進行仿真實驗。結果表明，對圖像進行直方圖均衡化達到了增強的效果。這為圖像處理提供了一種硬件實現的方法。

關鍵詞:CCS; 直方圖均衡化; 數字圖像; Matlab

中圖分類號:TP311文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)08-0111-02

Design of Digital Image Histogram Equalization Based on CCS

YANG Hong

(College of Electronic Engineering， Xi’an University of Post and Telecommunications， Xi’an710061， China)

Abstract:Histogram equalization is one of the image enhancement methods in common use.At present，the usage of Matlab software simulation is not benefit for hardware implementation. In order to overcome this shortfall， a histogram equalization algorithm and program design process are given， and the simulation is done in the CCS v3.1 software simulation environment. The results show that the histogram equalization on images achieves an enhanced effect. The method ofhardware implementation is provided for the image processing.

Keywords:CCS; histogram equalization; digital image; Matlab

圖像增強處理技術一直是圖像處理領域中一類非常重要的基本處理技術[1-2]。通過采用適當的增強處理技術，可以將原本模糊不清，甚至根本無法分辨的原始圖片處理成清楚、明晰的含大量有用信息的可使用圖像，因此，此類圖像處理技術在醫學、遙感、微生物、刑偵以及軍事等諸多領域得到了廣泛應用。灰度直方圖[3-4]是數字圖像處理中一個最簡單、最有用的工具，它描述了一幅圖像的灰度級內容。直方圖均衡化[5-7]是最常用的圖像增強方法之一。

1 直方圖均衡化算法

直方圖均衡化算法將原圖像的直方圖改變為在整個灰度范圍內基本均勻分布的形式，由此擴大了像素灰度的動態范圍，從而增強了圖像的對比度。直方圖均衡化算法步驟為:

(1) 給出原始圖像的所有灰度級Sk(k=0，1，2，…，L-1)。

(2) 統計原始圖像各灰度級的像素數nk。

(3) 根據原圖像，計算灰度直方圖

P(Sk)=nk/n，k=0，1，2，…，L-1(1)

式中:n為總像素數;nk為灰度級Sk的像素數。

(4) 計算原始圖像的累積直方圖

tE=EH(Sk)=∑ki=0(ni/n)=∑ki=0PS(Si)

0≤Sk≤1，k=0，1，2，…，L-1(2)

(5) 取整計算

Uk=int[(n-1)tk+k/n](3)

(6) 確定映射關系

Sk→Uk

(7) 統計新直方圖各灰度級Uk的像素數目nk。

(8) 計算新的直方圖

P(tk)=nk/n(4)

2 基于CCS的數字圖像直方圖均衡化的設計

CCS v3.1(Code Composer Studio IDE v3.1)是TI公司推出的集成可視化DSP軟件開發工具。它是一種針對TMS320系列DSP的集成開發環境，在Windows操作系統下，采用圖形接口界面，提供環境配置、源文件編輯、程序調試、跟蹤和分析等工具[8-10]。CCS有兩種工作模式，即軟件仿真器模式和硬件在線編程模式。本文主要采用軟件仿真器模式，即可以脫離DSP芯片在PC機上模擬DSP的指令集和工作機制，主要用于前期算法實現和調試。

根據數字圖像直方圖均衡化和DSP的特點，基于DSP的數字圖像直方圖均衡化的程序流程如圖1所示。

圖1 數字圖像直方圖均衡化的程序流程圖

3 實驗結果

Cameraman，Lena，Coins作為原始圖像分別如圖2(a)，圖3(a)，圖4(a)所示;直方圖均衡化所得的圖像分別如圖2(b)，圖3(b)，圖4(b)所示;處理前(上半部分)、后(下半部分)的直方圖分別如圖2(c)，圖3(c)，圖4(c)所示。分別比較原始圖像與直方圖均衡化所得的圖像、處理前(上半部分)與后(下半部分)的直方圖，可以得出對圖像進行直方圖均衡化達到了增強的效果。

圖2 Cameraman原始圖像、直方圖均衡化

所得的圖像及處理前、后的直方圖

4 結 語

本文給出了直方圖均衡化算法以及程序設計流程，并在CCS v3.1的軟件仿真環境下進行仿真實驗。結果表明，對圖像進行直方圖均衡化達到了增強的效果，為圖像處理提供了一種硬件實現方法。

圖3 Lena原始圖像、直方圖均衡化

所得的圖像及處理前、后的直方圖

圖4 Coins原始圖像、直方圖均衡化所得的圖像及處理前、后的直方圖

參考文獻

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