DSP芯片在實時圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

楊偉朋+張碩+陳洪恪+焦一丹

[摘 要]基于科技水平的不斷提升，人們要求越來越高的圖像處理技術(shù)。因為數(shù)字信號處理器的功能十分強大，其具備顯著的優(yōu)勢，因此被普遍地應(yīng)用于圖像處理行業(yè)。為此，本文闡述了DSP芯片及其構(gòu)造，以及實時圖像處理系統(tǒng)當(dāng)中DSP芯片的應(yīng)用，旨在對有關(guān)的行業(yè)起到一定的指導(dǎo)作用。

[關(guān)鍵詞]DSP芯片；實時；圖像處理；應(yīng)用

中圖分類號：TP391.41 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0105-01

當(dāng)前時期，科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，人們平時的生活實際中非常普遍地應(yīng)用視頻和圖像，為此，有關(guān)行業(yè)的熱門話題之一就是分析圖像處理技術(shù)。在實際應(yīng)用一些圖像之前，要求實施銳化、除燥、識別、增強等處理，為了更加高效地傳輸圖像信息，還應(yīng)當(dāng)對圖像開展有目的性的壓縮處理。而DSP圖像處理技術(shù)的特點是重復(fù)性強、處理迅速、編程靈活、可靠性高等等，因而能夠有效地處理圖像。

1 DSP芯片及其構(gòu)造分析

1.1 DSP芯片概述

數(shù)字信號處理器的簡稱就是DSP，如此的處理器是為了更加有效地控制數(shù)字信號而優(yōu)化設(shè)計處理器件的體系構(gòu)造，因為DSP芯片的體系構(gòu)造有別于一般的單片機，進而有著非常多的長處，其有著較快的處理速度與較強的復(fù)合處理功能，為此被普遍地應(yīng)用于圖像處理當(dāng)中。DSP芯片具備專門化的硬件乘法器，其操作方式是流水線的形式，因為工作方式有著相應(yīng)的特殊性，所以導(dǎo)致DSP指令也有著很大的長處，從而可以大大地提升一系列數(shù)字信號的處理速度。并且，有目的性地優(yōu)化設(shè)計集成電路，從而確保如此的處理方式要比最為理想的CPU處理方式強幾十倍。

1.2 DSP芯片的構(gòu)造

1.2.1 并行處理構(gòu)造

在處理圖像的時候，要求的運算量比較大，因此單一性的處理器較難有效地處理實時圖像，這種情況下就少不了并行處理器的應(yīng)用。通常來講，并行處理構(gòu)造指的是DSP芯片當(dāng)中涵蓋不少處理單元，一系列的單元之間不但可以并行存在，而且還可以在相同的周期當(dāng)中操作各種任務(wù)和要求。另外，因為存在DSP芯片的其他一些總線，從而拓展了處理技術(shù)的范圍。圖像處理技術(shù)越來越發(fā)展，為了實現(xiàn)并行處理能力的提升，在處理圖像的時候，DSP芯片常常還會借助超標(biāo)星系統(tǒng)、單指令數(shù)據(jù)流、超長指令字等構(gòu)造，進而實現(xiàn)DSP芯片性能的大大提升。

1.2.2 哈佛構(gòu)造

在一般的圖像處理系統(tǒng)當(dāng)中，計算機系統(tǒng)常常應(yīng)用的構(gòu)造是馮·諾伊曼構(gòu)造，在新形勢下的圖像處理當(dāng)中，哈佛構(gòu)造是大部分DSP芯片的應(yīng)用構(gòu)造，從而實現(xiàn)預(yù)算速度的提升。而哈佛構(gòu)造就是在各種容量的空間當(dāng)中存儲應(yīng)用程序與信息數(shù)據(jù)，以及配置儲存器，其一般是2個數(shù)量的儲存器。除此之外，還具備地址總線與程序總線組合而成的四套總線，數(shù)據(jù)總線跟程序總線互相分離，然而可以在相同機器的周期當(dāng)中得到指令字與操作數(shù)，為此能夠大大地提升執(zhí)行的速度。再者，數(shù)據(jù)儲存器和程序都在各種不同的空間當(dāng)中分布，能夠重疊地進行取指和執(zhí)行。

2 實時圖像處理系統(tǒng)中DSP芯片的應(yīng)用

2.1 DSP芯片的選擇

因為處理圖像要求運算大量的數(shù)據(jù)，以及具備比較復(fù)雜的計算過程，為此需要非常高的計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。只有合理與科學(xué)地選擇DSP芯片，才可以提高圖像處理技術(shù)的質(zhì)量。對于DSP芯片的選擇來講，應(yīng)當(dāng)兼顧一系列的要素。在處理數(shù)字信號的系統(tǒng)當(dāng)中，重點涵蓋的數(shù)據(jù)格式是浮點與定點，借助的數(shù)據(jù)格式不一樣，會存在不一樣的信號處理動態(tài)范圍、信噪比、精確性，以及數(shù)據(jù)格式的不一樣，也會導(dǎo)致不一樣的易用性和開發(fā)難度。在對浮點或者是定點DSP進行選擇的時候，先是應(yīng)當(dāng)研究轉(zhuǎn)化模數(shù)的比特數(shù)，倘若所有圖像的像素在16bit以內(nèi)，那么這種情況下就能夠選擇定點是16bit的DSP；倘若像素數(shù)在16bit以上，那么能夠選擇浮點的DSP，進而能夠捕捉更加廣闊的動態(tài)范圍。在條件一樣的時候，相比較于浮點DSP，定點DSP的可靠性好、成本低、功耗小，以及便于實現(xiàn)。另外，DSP芯片的選擇還應(yīng)當(dāng)結(jié)合開發(fā)軟件的難易性、芯片通信能力、芯片存儲構(gòu)造、DMA功能、外部總線構(gòu)造、運算速度等，進而更加有效地處理圖像。

2.2 立足于DSP芯片的實時圖像處理系統(tǒng)

立足于DSP的圖像處理系統(tǒng)重點是借助C6000這種有著較強運算能力的DSP實現(xiàn)圖像處理技術(shù)當(dāng)中需要的實時性處理與運算速度。圖像處理系統(tǒng)的組成部分是三個模塊，即數(shù)據(jù)通訊處理、圖像處理、圖像采集。

2.2.1 簡易化圖像采集系統(tǒng)

一個完整的圖像成像系統(tǒng)不但要求有采集圖像信號的作用，而且要求有實時呈現(xiàn)圖像的功能，以及可以有效地分析圖像和反饋處理圖像的結(jié)果。要想更加有效地控制圖像處理，應(yīng)當(dāng)借助高速化的DSP芯片劃歸其為信息數(shù)據(jù)的中心處理模塊，且根據(jù)工作的實際要求選用多樣化的處理圖像的方法。

2.2.2 復(fù)雜化圖像采集復(fù)雜系統(tǒng)

在科技日新月異的影響下，人們要求更高的圖像處理技術(shù)。并且，因為不斷地增多了運算數(shù)據(jù)的量，這種情況下就借助基于FPGA控制的數(shù)字信號處理構(gòu)造。借助并行的兩個DSP芯片來處理圖像可以提高壓縮數(shù)據(jù)的速率，根據(jù)工作實際的要求，在壓縮處理圖像的過程中，借助有目的性的算法，且打包處理圖像處理，再在系統(tǒng)的儲存單元當(dāng)中存儲數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)或者是向輸出單元發(fā)送數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)，一直到最后的輸出。

結(jié)語

總而言之，基于數(shù)字化社會的影響之下，DSP芯片業(yè)已變成電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、計算機中的基本器件，且體現(xiàn)了非常關(guān)鍵的功能。對于圖像的實時處理系統(tǒng)來講，借助DSP芯片可以實現(xiàn)圖像處理精確性的大大提升，可以最大化地實現(xiàn)各種需要。為此，在新的形勢下，我們務(wù)必高度關(guān)注實時圖像處理系統(tǒng)中DSP芯片的應(yīng)用，從而使其體現(xiàn)更大的作用和價值。并且，我們務(wù)必有效地把握DSP芯片的長處和不足，科學(xué)地探究DSP芯片的作用，從而有效地選擇和應(yīng)用DSP芯片，最終優(yōu)化實時圖像處理系統(tǒng)。

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