浅谈数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用

宋飞 西安航空学院

浅谈数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用

宋飞 西安航空学院

本文主要以数字信号处理技术概述作为出发点，并从图像简易系统、图像复杂系统两方面探讨了数字信号处理技术在图像处理中的具体应用，希望可以为促进图像处理行业的快速发展提供一些参考和意见。

数字信号 图像处理 发展 应用

随着现代信息技术的不断发展，数字信号处理技术逐渐形成一个新的科学领域。该技术具有显著优势，具体表现在速度快、较为灵活等，因此将其应用至图像处理行业，对于提高图像处理效率和质量具有重要意义。该技术包含的内容较多，涉及生物学、信息科学等，为人类快速接受图像信息和数据提供了较大的便利。

1 数字信号处理技术概述

1.1 定义

数字处理技术是一种图像处理技术，其基础是数字信号处理，将图像信号转化为具体的数学信号。借助计算机对数学信号展开编码、复原、提取等。在计算机领域，该技术被大力推广与应用。尤其是图像处理领域，为提高图像处理效率和质量奠定了坚实的基石。

1.2 发展

近年来，随着科学技术的不断发展，数字信号技术被广泛应用于遥感航空航天、生物医学工程、通信工程、工业和工程等各个领域，在一定程度上促使数字图像处理行业得到快速发展。其中，DS（P信号处理器）作为一种微处理器，其优势在于输入、输出速度快，非常适合数据运算与处理。该技术的提出时间为上世纪60年代，随着信息技术的不断发展以及时代的变迁，该技术形成了DSP理论和算法内容。早期时候，将该技术理论运用于具体的实践活动中，从而研发了一系列信号系统。其中，分立元件是数学信号系统的构成元素之一，被具体应用到军事领域、航天领域，标志着信号处理器正式投入到各个领域。1982年，美国一个公司研究了DSP芯片，标志着该技术逐渐走向成熟。在后期的30年中，出现了与该技术相关的理论，在一定程度上加快了相关技术的更新速度。比如TMS320C6416T，其性能较高，在工程和工业领域应用较为广泛。利用0.09um的加工工艺、依据扫描IEEE1149.1标准而形成的一种点定型DSP。其核电压为1.2v，数据运算速度非常快。除此之外，芯片内部还提供了传输协议。其目的是用来支持3GPP系统。一个完整的DSP系统主要包括两元素，一是DSP芯片，二是外接存储器。目前，运用较多的外接存储器主要包括FLASH ROM、AT29LV系列。这些存储器不仅速度快，且可以擦除数据。就数据存储器而言，可以选用DRAM、SRAM。

2 在图像处理中的具体应用

传统模拟电路逐渐被数字处理技术所取代。为进一步提高系统性能，应选择DSP芯片和元件。有些系统比如IP视频电话、监视IP摄像机等，对处理器的性能较高。有些系统比如生物辨识、组网等对设备的功耗要求较低。除此之外，有些系统比如数字电源、工业驱动品等要求最优化控制。

2.1 图像采集简易系统

该系统建立在DSP基础之上，其图像采集工作主要由摄像头CCD负责。采集图像资料之后，需要经过视频A/D芯片转换成视频内容。将视频内容存储在具体的图像处理存储器内，然后将其送至DSP芯片展开压缩处理。最后，完成输出图像。

2.2 图像采集复杂系统

简易系统已无法满足广大客户的实际需求。针对于此，需要运用图像复杂系统。该系统建立在DSP基础之上，适合于数据运算量大的场合。

在图像结构中，主控制部位是FPGA。其存在的价值是控制各部分工作。采用两片DSP展开并行工作，既可以提高数据运算效率，又可以实时控制数据压制速度。选用的FPGA出自ALTERA公司的高端Stratix IV GX FPGA。选用的DSP为美国TI公司的TMS320C6455-1200或者AD公司的ADSP-21369KBPZ-3A，其性能较高，能够满足客户实际需求。具体工作原理如下：数据交换部分构成元素包括两点，一是EPGA，二是SRAM。EPGA的任务为：第一，控制SRAM、A/D、D/A数据读写时序。第二，负责和DSP数据交换。数据处理部分构成元素包括两点：一是DSP，二是FLASH。FLASH是系统的存储器。系统通上电之后，DSP组通过芯片从存储器中读入所需数据。然后引导程序，在SRAM中导入其他芯片。当程序运行过程中，DSP从SRAM中读取程序和相关数据。完成之后，会在第一时间将相关信号发送到对应的DSP中。当DSP接受信号之后，将视频图像数据输出来，展开数据计算、进行图像压缩。最后打包数据，将数据存储到系统模块中，再输出。在这一过程中，图像处理的核心是DSP芯片和FPGA，同时也是影响图像处理效果的关键要素。在FEAM中，可以实现数据读取。在FPGA中，能够提供地址信号。并从SRAM中读取数据，实现数据的实时输入与输出。

在现代信息处理技术中，其核心技术包括两点，一是信号处理技术，二是信号处理器。为进一步提高数字系统的整体性能，需要积极引入高性能的集成电路和处理设备。在图像处理过程中，引入信号处理技术，既可以满足广大客户的实际需求，又可以增强图像处理效果，并实现数据的及时输入和输出。随着信息技术的不断发展，数字技术的发展前景较为可观，能够为人们的生活与生产提供较大的便利。

[1]李鹏.基于新形势下的数字信号处理技术的应用和发展研究[J].电子测试,2016,(06):76-77