当前位置：文档之家 › 数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用

数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用

  • 格式：doc
  • 大小：72.50 KB
  • 文档页数：3

数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用
【摘要】
本文主要介绍数字信号处理技术的概念和数字信号处理器DSP 的发展，然后着重以目前TI 公司

的最新最高性能的DSP 芯片TMS320C6416T为例介绍了在图像处理中的典型应用。

【关键词】
数字信号处理器 TMS320C6416T 图像处理

【Abstract】The paper mainly describes the concept of the digital signal processing and the development of the
digital signal processor, and then takes the highest performance DSP-TMS320C6416T as an example to discuss
its applications in the image processing.

【Key words】
digital signal processor TMS320C6416T image processing

0.引言

数字信号处理技术（Digital Signal Processing）是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方
法对信号进行采集、变换、综合、估值与识别等加工处理技术，以实现提取信息和便于应用的目的。人们
总是希望数字信号处理系统具有速度快、抗干扰能力强、灵活精确且造价低，这样就不可避免的对科研及
工程技术人员提出了越来越高的期望和要求。

1.数字信号的特点

数字信号（Digital Signal） 是对模拟信号只在有限的时间点上取值，数值离散化后具有有限个电
平的信号，这种信号非常适合计算机处理。数字信号包括确定性信号、平稳随机信号、一维及多维信号、
单通道和多通道信号。

2.数字信号处理技术的发展

数字信号处理器（DSP）是一种高速专用的微处理器，其主要特点是：数学运算功能强大，资源丰富，
高速输入输出以及高速率传输数据，专门处理以运算为主的实时信号处理。自上个世纪60 年代提出数字
信号处理技术以来， 经历近十年的发展，产生了DSP 理论和算法,在当时，把理论实际应用到实际研制出
的数字信号系统则是由分立元件组成的， 且主要应用于美国的军事、航天等关键部门，也就是数字信号
处理器真正的诞生了。1982 年，世界上首枚DSP 芯片诞生于美国TI 公司，在这二十六年中，随着各种先
进技术的不断出现，促使其产品以每2~3 年更新一代的速度迅猛地发展着，以目为例，TMS320C6416T 是
目前最高性能定点型DSP，它是基于第二代高性能先进的高速超长字指令结构（VelociTI.2TM）发展而成
的，采用0.09μm 加工工艺，边界扫描执行IEEE1149.1 标准，核电压为1.2V，提供了64 独立通道的EDMA
数据传输总线，在1GHz 时钟频率（时钟周期为1ns）下8 位数据运算速度可达8000MIPS［1］， 16 位乘
法运算速度可达4000MMACS［1］，而且每个时钟周期可支持8 条32 位指令并行执行。此外， 芯片内部还
提供了10 路2Mbps 或60 路384Kbps 的传输控制协议用来专门支持3GPP 系统。通常一个DSP 系统除了DSP
芯片外，还需外接存储器。目前外部程序存储器一般可选用FLASH ROM，如AT29LV 系列，速度快，电可擦
除。数据存储器可以考虑DRAM 或SRAM， 而双端口存储器适用于速度要求更高的场合，内部带有仲裁电路，
可在两个端口同时实现数据的数据的输入和输出，隔离输入与输出设备，可以充分支持大规模数字信号处
理场合，如数据运算量十分庞大的图像实时压缩处理、3GPP 和3GPP2 等。
3.数字信号处理的主要应用

随着半导体加工技术的不断发展，越来越多的模拟电路退出了历史舞台，数字化时代正以不可逆转之
势充斥着人类的许多领域，数字信号处理技术以及DSP 芯片已成为不可替代的决定系统性能优劣的基础性
元件。比如有的系统要求较高性能：数字摄像机、IP 视频电话、便携式媒体设备、机顶盒、流媒体、监
视IP 摄像机、视频基础设施、无线基础设施等；有的系统要求低功耗：如生物辨识、远程信息处理、因
特网音频、组网、个人医疗设备、电信高频无线电和导航系统、无线调制解调器、便携式消费品等；还有
的系统要求最优化的控制：如数字电源、嵌入式传感和测量、工业驱动产品、白色商品等。

3.1 基于DSP 的典型图像采集简易系统
目前，基于DSP 的典型图像采集系统结构图，如图1 所示：

图1 简单图像采集系统结构图
此系统是将模拟摄像头CCD 采集的图像经过视频A/D 芯片转换后， 有FPGA 控制写入片外大容量帧存
储器存储， 然后经总线送到DSP 芯片进行压缩处理，最后经PC 机存储并输出图像。

3.2 基于DSP 的典型图像采集复杂系统
考虑到实际客户的越来越高的需求，如光谱范围较宽、要求图像数据无损实时压缩与传输、在某些特
殊位置需要将图像数据无损实时压缩并进行存储在条件允许时将数据打包后传输给接收站，那么上述系统
结构已经不能够满足光谱跨度较大的图像无损压缩的实际需要，

于是在有些数据运算量更大的场合采用了如下的数字信号处理结构，如图2 所示：

图2 较复杂图像采集系统结构示意图
在此结构示意图中，是以FPGA 为主控制部分，用来协调控制各部分工作，两片DSP 并行工作，用以
提高数据压缩速率。FPGA 选用ALTERA 公司的高端Stratix IV GX FPGA。DSP 选用美国TI 公司定点型最
高性能的TMS320C6455 -1200 或者选用AD 公司的浮点型ADSP-21369KBPZ-3A。均可以满足实际要求。具体
工作原理如下：数据交换部分主要由FPGA 和SRAM 组成，FPGA 主要负责控制SRAM、A /D 和D /A 的数据
读写时序，以及和DSP 的数据交换。数据处理部分主要由DSP 和FLASH 组成，采用FLASH 作为系统的程序
存储器，在每次系统上电后，DSP 组通过芯片自举方式从FLASH 读入程序数据, 然后通过该引导程序继续
将其它主程序调入各DSP 的片内SRAM 中，在以后的运行过程中, DSP 从片内SRAM 中读取程序。当FPGA 控
制数据写入SRAM 完成后，会发送中断信号到相应的DSP 芯片。当DSP 芯片接收到中断信号后从SRAM 中读
取视频图像数据，并且通过相应的先进算法进行图像压缩处理后，将处理后的图像数据进行打包，然后将
数据包数据存储到系统的存储模块中或发送至输出模块，直至最后输出。在图像数据处理过程中，DSP 通
过ISA 总线与PC 主机通讯,以得到图像处理参数并传回处理结果。DSP 芯片组与FPGA 的配合是整个图像
卡数据处理的核心，从FLASH 中读取程序之后，就通过FPGA 提供的地址信号和片选信号从SRAM 中读取相
关视频图像数据。在此系统中，DSP 芯片组与FPGA 的硬件性能和相应的压缩算法将决定整个图像处理系
统的实际工作效果。

4.结论

数字信号处理技术及数字信号处理器已经成为现代信息处理技术中核心技术，以高性能的硬件集成电
路配合越来越多的快速傅立叶变换、自适应数字滤波、卡尔曼滤波以及小波变换等来提高数字系统的整体
性能。现在，人们可以充分地断言，数字信号处理技术一定还会有更长足的发展， 一定会以更高性能和
更低的价格来为大众生活、国防工业等各方面提供更好服务。

合集下载

《数字信号处理》课件

《数字信号处理》课件

特点
数字信号处理具有精度高、稳定性好、灵活性大、易于实现和可重复性好等优 点。它克服了模拟信号处理系统中的一些限制，如噪声、漂移和温度变化等。
数字信号处理的重要性
数字信号处理是现代通信、雷达、声 呐、语音、图像、控制、生物医学工 程等领域中不可或缺的关键技术之一 。
随着数字技术的不断发展，数字信号 处理的应用范围越来越广泛，已经成 为现代信息处理技术的重要支柱之一 。
04 数字信号变换技术
CHAPTER
离散余弦变换
总结词
离散余弦变换（DCT）是一种将离散信号变换到余弦函数基 的线性变换。
详细描述
DCT被广泛应用于图像和视频压缩标准，如JPEG和MPEG， 因为它能够有效地去除信号中的冗余，从而减小数据量。 DCT通过将信号分解为一系列余弦函数的和来工作，这些余 弦函数具有不同的大小和频率。
雷达信号处理
雷达目标检测
利用数字信号处理技术对雷达回 波数据进行处理和分析，实现雷 达目标检测和跟踪。
雷达测距和测速
通过数字信号处理技术，对雷达 回波数据进行处理和分析，实现 雷达测距和测速。
雷达干扰抑制
利用数字信号处理技术对雷达接 收到的干扰信号进行抑制和滤除 ，提高雷达的抗干扰能力。
谢谢
THANKS
《数字信号处理经典》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 数字信号处理概述 • 数字信号处理基础知识 • 数字滤波器设计 • 数字信号变换技术 • 数字信号处理的应用实例
01 数字信号处理概述
CHAPTER
定义与特点
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及信号的获 取、表示、变换、分析和综合的理论和技术。它以数字计算为基础，利用数字 计算机或其他数字硬件来实现信号处理的方法。
浅析数字信号处理的发展与应用

浅析数字信号处理的发展与应用

浅析数字信号处理的发展与应用【摘要】随着我国科学信息技术的不断进步，数字信号处理的发展也取得了显著效果。

在各国信息技术不断更新的背景下，数字信号处理的发展用日新月异来形容也不为过。

数字信号技术被应用于生活的方方面面，人们的各种发展活动也似乎都离不开数字信号处理技术的帮助。

下文就针对数字信号处理技术的发展情况做了具体分析，并且阐述了其相关应用。

【关键词】数字信号处理；发展；应用前言数字信号处理的简称是DSP，是一种通过数字信号芯片，将图片、声音、视频等模拟信息转化为数字信息的一个过程。

在这一过程中，采用数字方式对模拟信号进行压缩、变化、过滤、识别，最终转化为实实在在的数字信号。

21世纪是一个数字化的时代，数字信号处理技术得到广泛应用，为人类生活提供了方便快捷，同时为提高国家综合国力奠定了基础。

1、数字信号处理数字信号处理的原理其实就是利用数字芯片对信号进行分析和处理。

数字信号处理技术被广泛应用的原因不仅是其具备处理速度快和运行灵活的优点，而且具备极强的抗干扰能力，不受乱码影响。

因此，人们要开始重视起数字信号处理技术的发展，利用数字信号处理技术来达到方便生活的目的。

相比一般信号处理技术，数字信号处理技术无论在设备还是技术方面，都具有高效率传播、造价成本低廉、运行方式精确灵活、抗干扰能力强等特点。

对于一些模拟信号来说，数字信号的这些特点是无法超越的。

数字信号处理技术得以快速发展的前提是具有一套完整的数字处理理论，在某种程度上具有提高和促进数字信号处理技术发展的作用。

如果把数字信号处理技术比作一棵树，那么数字理论就是肥沃的土壤，数字信号处理实践就是新鲜的空气。

树木离开了土壤和氧气都不能存活。

只有将数字信号处理的理论与实践结合起来，才能从根本上提高数字信号处理的可靠性和稳定性。

另外，数字信号处理技术能将各种参数存储起来，并且通过微机控制和数字设定对参数进行调整。

这样一来不仅减少了调节量、调节点和调节电位器，而且能够长时间使得参数保持不变，大大提升了系统稳定性。

数字图像处理发展及现状

数字图像处理发展及现状

数字图像处理的发展及现状网络092 张海波 0904681468摘要：简述了数字图像处理技术的发展及应用现状，系统分析了数字图像处理技术的主要优点，不足及制约其发展的因素，阐述了数字图像处理技术研究的主要内容和将来的研究重点，概述了数字图像处理技术未来的应用领域，并提出了该技术未来的研究方向。

关键词：数字图像；图像处理；现状与展望；计算机技术1 前言：图像处理技术基本可以分成两大类：模拟图像处理（Analog Image Processing）和数字图像处理（Digtal Image Processing）。

数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机进行处理的过程。

其优点是处理精度高，处理内容丰富，可进行复杂的非线性处理，有灵活的变通能力，一般来说只要改变软件就可以处理内容[1]。

困难主要在处理速度上，特别是进行复杂的处理。

数字图像处理技术主要包括如下内容：几何处理（Geometrical Processing）、算术处理（Arithmetic Processing）、图像增强（Image Enhancement）、图像复原（Image Restoration）、图像重建（Image Reconstruction）、图像编码（Image Encoding）、图像识别(Image Recognition)、图像理解（Image Understanding）。

数字图像处理技术的发展涉及信息科学、计算机科学、数学、物理学以及生物学等学科[2]，因此数理及相关的边缘学科对图像处理科学的发展有越来越大的影响。

近年来，数字图像处理技术日趋成熟，它广泛应用于空间探测、遥感、生物医学、人工智能以及工业检测等许多领域，并促使这些学科产生了新的发展。

2 数字图像处理技术发展：数字图像处理技术使20世纪60年代随着计算机技术和 VLSY Very Large Scale Integration的发展而产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际应用中都取得了很大的成就。

数字信号处理应用领域详细

数字信号处理应用领域详细

数字信号处理应用领域详细数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门研究如何对信号进行数字化处理的学科，它广泛应用于通信、音频、图像、雷达和生物医学等领域。

下面将详细介绍数字信号处理的应用领域。

1.通信领域：在无线通信系统中，数字信号处理被广泛应用于信号的调制、解调、编解码、信道均衡、自适应滤波等方面。

它可以提高通信系统的抗干扰能力、提高信号传输的稳定性和可靠性，并扩大通信系统的容量。

2.音频信号处理：数字音频信号处理是将模拟音频信号转换为数字化音频并对其进行处理的过程。

在音乐产业、音频处理系统和语音识别等领域中，数字信号处理可以实现音频信号的增强、降噪、压缩和编码等功能，提高音频信号的质量和传输效率。

3.图像处理：数字图像处理是将模拟图像转换为数字化图像，并对其进行处理的过程。

数字信号处理可以应用于图像的增强、去噪、压缩、分割和识别等方面。

在电视、电影、摄影和医学图像等领域中，数字图像处理可以提高图像的质量、准确性和可视化效果。

4.雷达信号处理：雷达信号处理是将雷达接收到的模拟信号转换为数字信号并对其进行处理的过程。

数字信号处理可以应用于雷达信号的预处理、目标检测、跟踪和成像等方面。

它可以提高雷达系统的灵敏度、分辨率和目标识别的准确性。

5.生物医学信号处理：在生物医学领域中，数字信号处理可以应用于生物体信号的收集、分析和处理，如脑电图（EEG）、心电图（ECG）、肌电图（EMG）和医学图像等。

它可以帮助医生诊断疾病、监测疗效和研究生理机制。

6.航天与卫星通信：数字信号处理在航天和卫星通信中起着至关重要的作用。

它可以处理航天器和卫星传输的信号，实现数据的压缩、解调、解码和去除噪声等功能，确保信息的可靠传输。

7.视频编码：在视频通信、视频监控和视频广播等领域中，数字信号处理可以应用于视频的编码和解码，实现视频信号的压缩和传输。

它可以提高视频传输的效率和质量，降低网络带宽的需求。