探究基于DSP的雾霾天气图像处理技术

才兴

摘 要：如今雾霾天气频繁的出现在中国各大中城市，在雾霾天气里由于雾霾的笼罩，能见度下降，监控图片中的景物与人物都模糊不清，为交通监管、刑侦等工作造成了很大影响。该文通过对雾霾天气的图像特点进行分析，提出了基于DSP的雾霾天气处理技术方案。

关键词：DSP 雾霾天气 图像处理技术 分析

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0090-01

由于城市空气污染，雾霾天气在我国个大中城市频繁出现。在雾霾天气中，由于能见度降低，造成视屏监控与照相设备的在图像采集时出现图像不清晰等现象，这对交通安全、运输、行政管理、刑侦等工作造成了严重的阻碍。所以针对雾霾天气中图像清晰化处理系统的开发与应用是具有很大的现实意义和实用价值。

1 雾霾天气图像的特点

雾霾天气下在图片的视觉效果有以下特点：第一，图片模糊，难以观察细节；第二，图片的对比度变弱，图像的灰度值偏低。灰度值主要在低频区域分布，比较集中与直方图的右边，这使得图像在视觉效果上偏灰白，图像的细节融于景物，分辨困难。该问题的根源是亮度与对比度增强、能见度减小的缘故。远方在视觉范围可见的景物，在雾霾天气里，不易被人们看到，这影响了人们对景物的正确判断。

文章主要从图像的对比度、亮度和灰度值的分布出发，研究雾霾天气下图像退化的原因，找到克服它的办法，从而提高图像的质量，满足人们在雾霾天气下获取图像信息的需求。

2 DPS技术的发展现状

20世纪60年代到80年代，由于当时微电子技术与计算机技术还没有得到广泛发展，机箱式结构的图像处理系统还是占主导地位，其占用空间很大，而且价格昂贵，当时该系统主要应用在遥感与医学等领域的图像处理中。

我国在图像处理系统的开发和研制上，要晚于英美等国家，在初期采用的也是机箱式结构。从80年代中期以后，我国图像处理系统开始由机箱式到插卡式过渡，当时的图像处理系统是由计算机与图像卡共同组成。

20世纪90年代初，PCI总线技术的成熟与推广，使用PCI总线技术的图像卡变成额市场的主流。使用PCI总线技术的图像卡可以在Windows系统下利用图像处理软件来处理图像。

随着DSP技术的发展与成熟，DSP芯片以价格低、体积小和运算速度快等优势，使得以DSP为芯片图像处理器引起各界人士的亲睐。在DSP的应用方面，我国与发达国家保持同步，从DSP芯片问世开始，我国市场就有销售DSP芯片的公司。国内的DSP主要是应用在应通信和数字消费领域中。

随着DSP对信号运算和处理能力的提高，以及芯片成本降低，DSP在越来越广泛的应用在各领域中，基于DSP芯片的产品人们生产生活的关系越来越密切。

3 基于DSP的雾霾天气图像处理系统

3.1 开发工具

3.1.1 CCS环境开发

CCS是一项在代码开发与调试方面具有较强功能性较强的开发工具。CCS利用工程的概念完成软件开发，解决了软件系统复杂性的问题。一个CCS的工程中常常会包含了源文件、目标文件、库文件与连接文件等，各个文件间可以根据需要调用其他文件或文件中的结构，使各种文件发挥应有的作用，完成对硬件系统的充分利用。CCS软件提供的强大功能，可以有效地提高软件开发效率，缩短开发周期。

3.1.2 DSP/BIOS系统

DSP/BIOS是一种可由用户裁剪的多任务操作系统，它是CCS软件中的一部分。DSP/BIOS可以对线程进行有效管理，由于该系统师抢占式的操作系统，所以高优先级任务可以优先于低优先级任务完成。该系统可以提供多线程同时访问、相互协调、资源共享等结构，具体选择怎样的结构可以视情况而定。该系统具有可以改变线程的优先级别功能，这方便了资源的分配与调节。

3.1.3 CSL库函数

为了使开发程序的难度减小，缩短开发程序时间，开发者可以使用CCS中CSL芯片的支持库，CSL可以把DSP开发中进行硬件资源访问时涉及的函数集合成库，变成API函数，这样开发者在设计程序可以时方便调用。

3.2 DSP软件的设计

3.2.1 系统软件设计

在进行对系统总体软件的设计时，首先需要完成对所选芯片初始化，以驱动与芯片有关的总线与接口，然后进行视频采集，当芯片的视频采集时完成，把采集到的图像信息发送到处理芯片中，利用小波同态运算软件进行运算和处理。处理完成后，发送给显示缓冲区芯片进行解码，完成显示。这就是完成了这个图像处理软件的相关设计。

3.2.2 芯片初始化程序

芯片的初始化过程包括：CSL库函数、ache、I2C、FIASH和GPIO的初始化五个步骤。

3.2.3 视频采集程序

在开发视频采集程序是，首先要做的是设置中断向量表，之后再分配视频通道所需的地址。在使用解码器进行初始化程序中，当I2C总线出现空闲时，可以将I2C子地址存入到设备地址寄存器之中。在I2C开始发送起始条件后，进行数据传输，此时可以使用I2C总线对解码器进行初始化。

3.2.4 图像显示程序

在进行GPIO设置使时，GPIO0需要置高电平，即使用I2C1总线。视频口的地址是0x88。之后进行程序的初始化。

在把经过处理的图像存入缓冲区之后，把图像Y、Cb和Cr也分别存在相应的缓冲区之中。启动显示模块后，把显示缓冲区之中的内容显示在屏幕上。如果显示缓冲区中依然存有数据时，完成标志位为0，则可以继续在显示缓冲区中调用的数据；如果显示缓冲区数据清空，完成标志位为1，此时要将完成标志清零。

4 测试结果

在2012年，哈爾滨理工大学的研究团队对基于DPS雾霾图像处理系统进行了测试。当时正值哈尔滨供暖时期，空气中所含的烟尘密度很大，形成了雾霾。从图1与图2对比可见，原本模糊的窗户与路灯，轮廓变得清晰。在图1中的人很难被察觉到，经过平台对图像的处理后，很容易观察到行人的存在。图像整体的清晰度和对比度增强。说明基于DPS的雾霾图像处理系统对雾霾天气下图像的处理具有十分显著的作用。

5 结语

由于现今雾霾天气发生次数愈加频繁，同时雾霾天气对图像采集带来了很大的困难，所以开发一款针对于雾霾天气的图像处理系统也具有一定的实践作用。实践证明，基于DSP的图像处理系统，可以提高雾霾天气下图像的清晰度和对比度，其是一款具有实际意义的图像处理软件，值得有关人员的开发与推广。

参考文献

[1] 杨明极，曾禛.基于DSP的WAP实时图像浏览平台的研究[J].哈尔滨理工大学学报，2010（5）：45-48.

[2] 郭闯强，尤波，令狐丹，等.基于TMS320

DM642芯片和COFDM技术的移动机器人无线监控系统设计[J].哈尔滨理工大学学报，2009（1）：127-131.

[3] 林英.基于小波变换的同态滤波法去雾图像处理[J].龙岩学院学报，2008（6）：32-36.