基于TMS320DM642的圖像處理實(shí)驗(yàn)

韋照川

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉CCS集成開發(fā)環(huán)境的使用。

2.熟悉視頻顯示程序的運(yùn)行過程、控制過程，搞清數(shù)據(jù)處理、傳輸途徑。

3.結(jié)合實(shí)例學(xué)習(xí)如何在視頻顯示程序中增加圖像處理算法。

4.理解和掌握直方圖的原理和應(yīng)用。

5. 熟悉掌握DM642試驗(yàn)箱的使用。

2 實(shí)驗(yàn)原理

TMS320DM642是一款建立在C64x DSP核的基礎(chǔ)上的32位定點(diǎn)DSP芯片，工作頻率可以達(dá)到500MHz、600MHz或720MHz，相應(yīng)的時鐘分別為2ns、1.67ns和1.39ns，每秒可執(zhí)行指令數(shù)為4000MIPS、4800MIP和5760MIPS[12]。DM642采用TI公司開發(fā)的第二代高性能超長指令字結(jié)構(gòu)VelociTITM使得系統(tǒng)單指令字字長最多可達(dá)32位，指令包8個指令組成，共256位，可以有控制地在每個時鐘周期給8個功能單元提供最多達(dá)8條32位的指令，其指令并行效率較高，方式靈活且使用方便：指令可以自由地組合成長度可變的執(zhí)行包，CPU可以自動將超過取指包長度的執(zhí)行包分成若干個，一個取指包（256位）也可以包含若干個執(zhí)行包。同時由于將類RISC指令集應(yīng)用于DM642的CPU內(nèi)核中，使得大部分指令擁有相同的流水級數(shù)，便于對程序進(jìn)行流水線的優(yōu)化以提高CPU使用率。

除了C62x DSP的定點(diǎn)指令外，DM642還有一個復(fù)雜的由4條8位指令或者雙16位指令組成的指令集擴(kuò)展集合。這些VelociTI.2擴(kuò)展指令集允許C64X的CPU直接對數(shù)據(jù)包進(jìn)行操作，簡化了數(shù)據(jù)流，提高了指令的效率。這在視頻和圖像處理場合非常有用。

DM642片內(nèi)集了三個功能強(qiáng)大的視頻口VP0～VP2，每個視頻口包括20路數(shù)據(jù)信號輸入、2路時鐘信號（用于與外部視頻編解碼電路進(jìn)行同步）和3路控制信號（用于行同步、幀同步、場同步等視頻同步和視頻口使能控制）。每個視頻口均被劃分成A、B兩個通道，均可用作視頻采集端口或視頻顯示端口，但兩個通道在使用過程中必須配置位相同類型。在視頻捕獲模式下，采集速率最高可達(dá)80MHz，支持ITU-R BT.656格式、Y/C視頻流和原始視頻數(shù)據(jù)等格式。視頻采樣的精度可通過寄存器配置為8位、10位和20位三種情況。在視頻顯示模式下，視頻的顯示速率最高可達(dá)110MHz，支持單通道連續(xù)的數(shù)字視頻輸出，輸出的視頻格式為8/10bit的Y/Cb/Cr 4：2：2的BT.656格式，同時支持外部視頻同步控制器或其他視頻顯示接口。

本實(shí)驗(yàn)是做直方圖，有時我們需要知道一幅圖中的灰度分布情況，這時就可以采用灰度直方圖來表示。一般情況下灰度直方圖中的橫坐標(biāo)表示灰度值，縱坐標(biāo)表示該灰度值出現(xiàn)的次數(shù)（頻率）。所以說，灰度直方圖是灰度級的函數(shù)，它表示圖象中具有每種灰度級的象素的個數(shù)，反映圖象中每種灰度出現(xiàn)的頻率。直方圖是多種空間域處理技術(shù)的基礎(chǔ)。直方圖的操作能效的用于圖像增強(qiáng)，除了提供有用的圖像統(tǒng)計(jì)資料，直方圖固有的信息還可以用在其他圖像處理中，如圖像的分割與壓縮等。

由于各灰度出現(xiàn)的頻率可能相差很大，所以如何將結(jié)果顯示在有限的窗口范圍內(nèi)，是一個必須考慮的問題。我們這里的做法是，將每行偶數(shù)點(diǎn)像素的灰度值分為大于0x80與小于0x80兩部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)值將每行的灰度商方圖進(jìn)行顯示。

3 程序設(shè)計(jì)

在視頻顯示任務(wù)的循環(huán)中，程序首先將視頻數(shù)據(jù)從輸入緩沖區(qū)讀入自己開設(shè)的臨時圖像

處理緩沖區(qū)，再在臨時圖像處理緩沖區(qū)上進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)再輸出到輸出緩沖區(qū)。

將顯示屏分為左右兩部分進(jìn)顯示處理。

具體詳見：dm642main.c程序清單。

4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）連接設(shè)備

參見“第一部分實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立”的“一硬件連接”部分。

（2）開啟設(shè)備

①打開計(jì)算機(jī)電源（注意：連接設(shè)備時并不需要關(guān)閉計(jì)算機(jī)，但要關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電

源；如在連接設(shè)備前已經(jīng)打開計(jì)算機(jī)，就不需要進(jìn)行此步驟了）。

②打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)

③打開顯示器開關(guān)。

（3）設(shè)置Code Composer Studio為Emulator方式

參見“第一部分 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立”的“二軟件的安裝和配置”部分。如先前已經(jīng)設(shè)置

過，就不需再進(jìn)行設(shè)置了。

（4）雙擊usb20emurst.exe，如果出現(xiàn)提示“SEED USB2.0 XDS510 CARD IS RESET，

HARDWARE VERSION 1”，'證明仿真器與目標(biāo)系統(tǒng)連接正常。否則請檢查電源是否打

開，仿真器驅(qū)動是否安裝正確以及硬件。

（5）啟動Code Composer Studio

雙擊桌面上“CCS 2（‘C6000）”圖標(biāo)，啟動Code CompoSer Studio。成功后可看到CCS環(huán)境界面。

2.打丌工程：工程目錄

M642Programs＼2.lmageProcess＼SEED107_Histogram＼Histogramloop2.pjt

3.瀏覽工程中源程序并理解含義。

4.編譯、連接、下載程序并運(yùn)行，觀察顯示。

5.結(jié)束運(yùn)行，退出工程。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

顯示屏分為左右兩部分，左半部分為直方圖的顯示，右半部分為圖像灰度顯示。

6 思考

將灰度閾值改變，進(jìn)行灰度統(tǒng)計(jì)看灰度圖效果。此外，考慮一下還有沒有其他的直方圖顯示處理方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃澤利.基于TMS320DM642的視頻處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及算法研究[D]. 電子科技大學(xué) 2007

[2] 于浩，王昊，張?zhí)焯?基于DM642的實(shí)時圖像處理系統(tǒng)的研究[J]. 長春理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）. 2007（03）

[3] 蔡明榮，馬軍山，王福紅，曹璐，許炯.基于DM642的視覺假體圖像采集與處理系統(tǒng)[J]. 光學(xué)儀器. 2009（02）

[4] 張銳，吳婉蘭，吳慶憲，姜長生.DM642在數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2008（01）