数字图象处理系统设计原理.ppt

数字图象处理系统设计原理 本课程主要目的 掌握数字图象处理系统及其设计的基本概念 了解数字图象处理系统设计的基本方法 了解数字图象处理系统设计中常用的工具、手段 了解数字图象处理系统设计的基本过程 本课程主要内容 第一章 实时数字图象处理系统设计简介 第二章 图象处理系统结构 第三章 数字图象处理系统设计 第四章 实时数字图像处理中的DSP技术 第五章 系统设计中的基本原则和关键技术 主要参考书 VLSI与数字信号处理系统设计。周良柱编著，国防科技大学出版社，1990年 并行处理与应用 刘重庆编著 上海交通大学出版社 1990 K. Hwang and F. A.Briggs, Computer Architecture and parallel Processing. McGraw-Hill, New York, 1984 数字系统设计与PLD应用技术。蒋璇，臧春华编著，电子工业出版社。2001年1月 实时信号处理－信号处理系统的设计与实现。李玉柏等译，电子工业出版社。2002年7月 面向对象系统分析与设计。周之英等译，清华大学出版。2000年7月 大规模可编程逻辑器件及其应用。徐志军主编，电子科技大学出版社，2000年11月 第一章 实时数字图象处理系统设计简介 目的：了解系统设计的基本内容、数字图像处理的特点、实时计算的概念、基本实现方式和处理模式等 系统设计的内容 系统描述 根据系统需求描述系统及其工作方式 系统分析 利用结构框图，数据流图，状态图等工具对系统功能的实现方式进行描述，并分析设计中的非功能性约束条件 系统划分 系统实现 数字图象处理系统特点(1) 计算的实时性： 能完整地处理输入的图象数据。既不丢失输入的图象信息，又不省略需完成的处理功能 处理的灵活性 能支撑应用所需要的各种图象处理算法 计算的精确性 在数学计算方面能输出精度足够高的结果 数字图象处理系统特点(2) 系统的稳定性： 数字图象处理系统处理的对象是离散的图象数据，因而系统性能主要依赖于图象处理算法，而对系统中器件质量要求较低 系统的可靠性： 可以采用检错、纠错等信息冗余技术和多机并行等硬件冗余技术 系统的模块化 复杂的数字图象处理工作可以分解为一组计算和功能模块的组合 实时图像处理 图像处理的实时性取决于： 图像数据输入的周期 完成图像处理任务的计算复杂度 图像信息处理系统提供的计算能力 实时图像处理 实时图像处理的几种模式 数据流处理 块处理 矢量处理 实时图像处理的几种模式——数据流处理 实时图像处理的几种模式——数据流处理 优点： 输出相对输入的延迟小 对存储的需求小 缺点： 对处理速度要求高 通常用在针对象素的规则计算中（Ty=Tx），如数据流编码，一维线性滤波等 实时图像处理的几种模式——块处理 实时图像处理的几种模式——块处理 优点： 支持算法对多个数据的随机访问 允许使用较低速的处理器 缺点： 存储需求 结果相对原始数据的时延大 通常较复杂的算法都需要块处理 实时图像处理的几种模式——矢量处理 针对一路信号的矢量处理 针对多路信号的数据流处理 针对多路信号的块处理 数字图象处理的实现方式 软件型系统： 全部或主要处理工作由运行于通用计算机的软件完成 数字图象处理的实现方式 硬件型系统 以专用或有一定通用性的计算系统完成数字图象处理工作 数字图象处理系统简介 通用型图象处理系统 计算机中的图象图形卡、多媒体图象卡、视频格式转换卡等 专用型图象处理系统 微处理机阵列、流水线处理图象计算机等 专用加速硬件 MPP阵列处理机、DSP芯片等 第二章 图象处理系统结构（Architecture） 系统结构：又称体系结构，它既指处理系统抽象的逻辑结构，又指处理系统的物理实现结构。 在本课程范围内讨论的系统结构则是指不同抽象层次上的系统逻辑功能结构。通常包含了处理单元组成、存储器组织与划分方法、系统拓扑结构（各单元间的连接方式）、系统控制流和数据流的控制机理等。 重要性：系统结构的设计决定了系统的主要性能指标，如运算速度（时间）、完成系统功能所需的硬件数目（空间）、功耗、系统功能的实现方式、系统的可操控性等。 图象处理系统结构 信号处理系统的层次结构 图象处理系统结构 应用领域 （信号处理首先一个就是待处理对象信号的模型建立问题。信号的特性反映在两个方面：a). 与本身的基本物理参数和特性有关，如频率等；b). 涉及到信号本身所包含的信息的组成与携带方式，即信号的模型问题，它与信号源的模型和传输通道的效应有关