2017畢業(yè)論文-小區(qū)監(jiān)控系統中數字圖像處理技術的研究

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　應用TMS320C6414數字信號處理器的圖像／視頻處理算法的開發(fā)平臺，采用該系統提供的硬件和軟件，通過與大規(guī)模的可編程邏輯陣列FPGA的共同使用，設計并實現了可滿足系統需要的高實時性，良好的擴展性和多擴展接口等要求的多DSP紅外實時處理系統。 本系統以FPGA為數據采集邏輯控制單元,采集的視頻數字圖像進行預處理，用DSP控制

2、實現了多種電視制式信號圖像數據采集，討論了數據采集部分的結構，圖像目標的實時數字圖像處理和圖像的顯示，重點介紹了實時數字圖像處理系統的硬件組成,工作原理和圖像處理算法的應用，采用FPGA實現視頻信號數據實時預處理,可提高系統性能,同時具有適應性與靈活性強,設計調試方便等優(yōu)點。</p><p>　　關鍵詞 數字圖像處理，可編程邏輯器件，數字信號處理器</p><p><b>　　

3、Abstract</b></p><p>　　Hardly with the TMS320C6414 digital signal processor image/video frequency processing algorithm development platform, uses the hardware and the software which this system provides

4、, through with the large-scale programmable logic device FPGA together use, designed and realizes has been possible to satisfy the high timeliness which the system needed, good request and so on extension and multi-expan

5、sion connection multi-DSP infrared real-time processing systems. This system take FPGA as the data ac</p><p>　　Key Words digital image processing, field programmable gate array, data signal processor</p&

6、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　1.1 數字圖像處理1</p><

7、p>　　1.1.1 數字圖像處理的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.1.2 數字圖像處理的基本特點2</p><p>　　1.1.3 數字圖像處理的應用2</p><p>　　1.1.4 圖像處理的意義4</p><p>　　第2章 論證方案及圖像變換方法5</p><p>　　2.1 系統方案5&

8、lt;/p><p>　　2.1.1 方案一5</p><p>　　2.1.2 方案二5</p><p>　　2.2 圖像變換的主要方法及應用6</p><p>　　2.2.1 傅立葉變換在圖像處理中的應用6</p><p>　　2.2.2 小波變換在圖像處理中的應用7</p><p>　　

9、第3章 系統硬件實現9</p><p>　　3.1數字圖像處理的研究9</p><p>　　3.1.1 數字圖像處理的系統結構9</p><p>　　3.1.2 數字圖像處理的主要研究內容9</p><p>　　3.2 DSP系統研究10</p><p>　　3.2.1 DSP系統構成11</p>

10、;<p>　　3.2.2 DSP系統的設計11</p><p>　　3.2.3 DSP系統的特點13</p><p>　　3.2.4 DSP的發(fā)展14</p><p>　　3.3可編程DSP芯片16</p><p>　　3.3.1 DSP芯片的分類16</p><p>　　3.3.2 DSP芯片

11、的選擇16</p><p>　　3.3.3 DSP的應用領域18</p><p>　　3.3.4 DSP的系統硬件設計與開發(fā)19</p><p>　　3.4 現場可編程門陣列19</p><p>　　3.4.1 FPGA的分類20</p><p>　　3.4.2 FPGA的基本結構21</p>

12、<p>　　3.4.3 FPGA 的發(fā)展及應用21</p><p>　　3.5 硬件系統設計及主要性能指標22</p><p>　　3.5.1 視頻板電路設計23</p><p>　　3.5.2 TMS320C64X和接口設計24</p><p>　　3.6 系統原理與結構25</p><p>　

13、　3.6.1 系統主要模塊設計26</p><p>　　3.6.1.1 預處理模塊設計26</p><p>　　3.6.1.2 圖像處理模塊設計27</p><p>　　3.6.1.3 圖像輸出模塊設計28</p><p><b>　　結 論29</b></p><p><b>

14、;　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　1.1 數字圖像處理</p><p>　　從20世紀60年代開始，隨著計算機技術的迅速發(fā)展，數字圖像處理技術獲得了飛躍的發(fā)展。所謂數字圖像

15、處理，就是利用計算機或其他高速，大規(guī)模集成數字硬件，對從圖像信息換來的數字電信號進行某些數字運算或處理，以期提高圖像的質量或達到人們所預期的結果，因此也稱為計算機圖像處理。如對被噪聲污染的圖像除去噪聲，對信息微弱的圖像進行增強處理，對失真的圖像進行幾何校正，從犯罪現場提供指紋特征，對數據量過大的圖像進行壓縮編碼，本次設計中主要研究對小區(qū)監(jiān)控系統圖像的處理。</p><p>　　1.1.1 數字圖像處理的發(fā)展歷史&

16、lt;/p><p>　　早期的圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質量低的圖像，輸出的是改善質量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼、壓縮等。首次獲得實際成功應用的是美國噴氣推進實驗室（JPL）。他們對航天探測器徘徊者7號在1964年發(fā)回的幾千張月球照片使用了圖像處理技術，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進行處理，并考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影

17、響，由計算機成功地繪制出月球表面地圖，獲得了巨大的成功。隨后又對探測飛船發(fā)回的近十萬張照片進行更為復雜的圖像處理，以致獲得了月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，獲得了非凡的成果，為人類登月創(chuàng)舉奠定了堅實的基礎，也推動了數字圖像處理這門學科的誕生。1972年英國EMI公司工程師Housfield發(fā)明了用于頭顱診斷的X射線計算機斷層攝影裝置，也就是我們通常所說的CT[1]（Computer Tomograph）。CT的基本方法是根據人的頭部截

18、面的投影，經計算機處理來重建截面圖像，稱為圖像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT裝置，獲得了人體各個部位鮮明清晰的斷層圖像。1979年，這項無損傷診</p><p>　　1.1.2 數字圖像處理的基本特點</p><p>　　數字圖像處理就是把在空間上離散的，在幅度上量化分層的數字圖像，經過一些特定數理模式的加工處理，以達到有利于人眼或某種接受系統所需要的圖像的過程，主要有

19、以下幾個基本特點：</p><p>　?。?）信息量大，處理速度快</p><p>　　目前，數字圖像處理的信息大多是二維信息，處理信息量很大。例如，一幅256×256低分辨率黑白圖像，要求約64kbit的數據量；對高分辨率彩色512×512圖像，則要求768kbit數據量。因此對計算機的計算速度，存儲容量等要求很高。</p><p>　?。?）

20、占用的頻帶較寬</p><p>　　與語言信息相比，數字圖像占用的頻帶要大幾個數量級。如電視圖像的帶寬約5.6MHz，而語言帶寬僅為4kHz左右。所以數字圖像在成像、傳輸、存儲、處理、顯示等各個環(huán)節(jié)的實觀上，技術難度較大，成本亦高，這就對頻帶壓縮技術提出了更高的要求。</p><p>　?。?）數字圖像中各個像素間的相關性大，壓縮的潛力大</p><p>　　在圖像

21、畫面上，經常有很多像素有相同或接近的灰度。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個像素或相鄰兩行間的像素，其相關系數可達0.9以上，而相鄰兩幀之間的相關性比幀內相關性一般說還要大些。因此，圖像處理中信息壓縮的潛力很大。</p><p>　?。?）圖像質量中各個像素評價受主觀因素的影響</p><p>　　數字圖像處理后的圖像一般是給人觀察個評價的，因此受人的主觀因素影響較大。由于人的視覺系統很復雜

22、，受環(huán)境條件、視覺性能、人的情緒、愛好以及知識狀況影響很大，作為圖像質量的評價還有待深入的研究。另一方面，計算機視覺是模仿人的視覺，人的感知機理必然影響著計算機的視覺的研究。</p><p>　?。?）圖像處理技術綜合性強</p><p>　　在數字圖像處理過程中涉及的基礎知識和專業(yè)技術相當廣泛。一般來說涉及通信技術、計算機技術、電子技術、電視技術、至于涉及到的數學、物理學等方面的基礎知識

23、就更多了。</p><p>　　當今的圖像處理理論大多是通信理論的推廣，把通信中的一維問題推廣到二維，以便于分析，在此基礎上，逐步發(fā)展自己的理論體系。因此，圖像處理技術與通信技術密切相關。</p><p>　　在圖像處理工程中的信息獲取和顯示技術主要來源于電視技術，其中的攝像、顯示、同步等各項技術必不可少。</p><p>　　計算機已是圖像處理的常規(guī)工具，在圖像處

24、理中涉及到軟件、硬件、網絡、接口等多項技術，特別是并行處理技術在實時圖像處理中顯得十分重要[2]。</p><p>　　1.1.3 數字圖像處理的應用</p><p>　　隨著計算機軟硬件技術的突飛猛進，以及數字處理技術的不斷發(fā)展，數字圖像處理在科學研究、工業(yè)生產、國防以及現代管理決策等各行各業(yè)都得到越來越多的應用，其場合廣闊、內容眾多、形式新穎、門類齊全、真可以說方興未艾，正向著實時化、

25、大/小型化、遠程化等方面迅速發(fā)展，具體應用有如下幾個方面：</p><p><b>　?。?）醫(yī)學上的應用</b></p><p>　　數字圖像處理技術在醫(yī)學上的應用十分廣泛，B型超聲、X-CT、放射性同位素掃描以及核磁共振成像，是現代醫(yī)學的四大影像技術，其系統廣泛地應用在醫(yī)學臨床上。這些系統通過有規(guī)律地發(fā)射超聲波，再接收從人體反射回來的聲信號，由此形成灰度聲像圖。這

26、種醫(yī)療設備具有對人體無損傷、靈敏度高、重復性好、易于鑒別軟組織等優(yōu)點，而且價格較低，因此發(fā)展很快。計算機斷層掃描（CT）是以多個X個射線的投影來獲得穿過人體內部的X射線密度值，由此形成人體截面圖像并重建出人體內部的立體圖像。美國的</p><p>　　G.NHounsfield在1971年安裝了第一臺腦CT，1979年獲得諾貝爾獎，其影響是很大的。配接X光機的圖像處理系統可進行導管定標，血管造影及血管動態(tài)分析。通

27、過對X光圖像的處理，如關節(jié)等部分的細節(jié)不再難以分辨，人體內的膽結石也可以清楚地顯示在電視屏幕上。除上述應用之外，γ照相機也是醫(yī)學圖像處理的一個應用。首先在人體內注入放射性元素，再由探測器接收由人體內發(fā)射出來的γ離子，以同一位置離子的累加數作為該位置的灰度值，由此形成γ圖像，再通過圖像處理來診斷人體各個器官的功能，這種系統尤其適用于心脹功能的檢查。在顯微鏡上配上圖像處理系統，就構成了一個基本的顯微醫(yī)學圖像處理系統，其中，白血球和紅血球自動

28、計數機，血液病診斷儀，染色體分析系統都已經成功地應用于臨床診斷上。</p><p>　?。?）工業(yè)自動化，工業(yè)檢測方面的應用</p><p>　　數字圖像處理技術在工業(yè)自動化，工業(yè)檢測方面的應用也相當廣泛。利用圖像處理技術，可以進行器件的內結構分析，失效分析和可靠性篩選。在制造電容的過程中，人眼直接看不到鈕電容的內部結構，而依靠圖像處理技術，就可以清楚地再現鈕電容的內部圖，里面斷焊，阻焊的

29、毛病也便于診斷了。在毛紡廠，采用圖像處理技術，不但可以檢測出紡織品中存在的孔洞等方面的明顯缺點，還可以檢測出它在紋理，圖案方面的毛病。利用圖像壓縮傳輸技術，可以把一個火車事故現場及時地顯示在遠方的指揮中心的顯示屏上，從而，可有效地提高排除故障的速度。</p><p>　?。?）公安方面的應用</p><p>　　數字圖像處理技術在公安方面的應用有兩個突出的成果，即指紋的查詢、識別以及人像組

30、合、查詢和識別。由于人的指紋具有唯一性，因此可用來作為身份的鑒別。把現場收集到的指紋錄計算機，提取指紋的特征后再和指紋庫里的指紋進行比對，就可以提供破案的線索。指紋識別也可用于出入海關的身份檢驗及指紋密碼鎖等方面，指紋印鑒已用于銀行業(yè)。用模擬畫像來協助破案古有而之，隨著科學技術的進步，出現了計算機人像組合技術。它是根據目擊者的描述，由計算機用不同的人面像部件來組合出嫌疑人的人面像進而協助破案。隨著網絡和數據庫技術的發(fā)展，利用由目擊者的記

31、憶組合出的嫌疑人人面像，可以實現本地的查詢識別，也可以實現異地的查詢識別。</p><p>　　（4）軍事方面的應用</p><p>　　現代戰(zhàn)爭里，數字圖像處理技術極為重要。例如將來自衛(wèi)星的圖像用于軍事偵察，以地形匹配實現精確轟炸，以相關運算實現動目標跟蹤等等，其中，除了對算法本身有很高的要求以外，其圖像處理的速度是至關重要的。對于溫度敏感的紅外圖像，軍事部門是高度重視的，其應用也是多種

32、多樣的。</p><p>　　（5）通信工程方面的應用</p><p>　　當前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數據等多媒體通信。具體地講，是將電話，電視和計算機以三網合一的方式在數字通信網上傳輸。其中以圖像通信最為復雜和困難，因圖像的數據量十分巨大，如傳送彩色電視信號的速率達100Mbit/s以上，要將這樣高速率的數據實時傳送出去，必須采用壓縮編碼技術對數據進行壓縮。在一定意義上講

33、，壓縮編碼是這些技術成敗的關鍵。</p><p>　?。?）文字識別的應用</p><p>　　文字識別方面，數字圖像處理技術得到廣泛應用。信函分檢機要對手寫的數字0-9進行高速的識別，這種機器早已裝備到了郵電部門?，F在，一本書也可以快速地錄入計算機，這不是敲鍵盤手工錄入的，而是靠中英文識別技術用掃描儀快速輸入的。依靠這種技術，盲人可以閱讀，報表可以自動統計，文檔可以自動分類存檔，這對于辦

34、公室自動化是很有</p><p><b>　　意義的。</b></p><p>　?。?）電子商務方面的應用</p><p>　　當前呼聲很高的電子商務中，圖像處理技術也大有可為，如身份認證、產品防偽、</p><p><b>　　水印技術等。</b></p><p>　　總

35、之，數字圖像處理技術的應用還可列出很多，它在國家安全、經濟發(fā)展、日常生活中起著越來越重要的作用[3]。</p><p>　　1.1.4 圖像處理的意義</p><p>　　數字圖像處理（digital image processing）是用計算機對圖像信息進行處理的一門技術，使利用計算機對圖像進行各種處理的技術和方法。20世紀20年代，圖像處理首次得到應用。20世紀60年代中期，隨電子計算

36、機的發(fā)展得到普遍應用。60年代末，圖像處理技術不斷完善，逐漸成為一個新興的學科。利用數字圖像處理主要是為了修改圖形，改善圖像質量，或是從圖像中提起有效信息，還有利用數字圖像處理可以對圖像進行體積壓縮，便于傳輸和保存。數字圖像處理主要研究以下內容：傅立葉變換、小波變換等各種圖像變換；對圖像進行編碼和壓縮；采用各種方法對圖像進行復原和增強；對圖像進行分割、描述和識別等。隨著技術的發(fā)展，數字圖像處理主要應用于通訊技術、宇宙探索遙感技術和生物工

37、程等領域。數字圖像處理因易于實現非線性處理，處理程序和處理參數可變，故是一項通用性強、精度高、處理方法靈活、信息保存、傳送可靠的圖像處理技術。主要用于圖像變換、量測、模式識別、模擬以及圖像產生。廣泛應用在遙感、宇宙觀測、影像醫(yī)學、通信、刑偵及多種工業(yè)領域。</p><p>　　第2章 論證方案及圖像變換方法</p><p><b>　　2.1 系統方案</b><

38、/p><p><b>　　2.1.1 方案一</b></p><p>　　多DSP紅外實時處理機系統用于對紅外目標的搜尋，檢測和跟蹤，可以實時地從熱像儀讀入并行的數字圖像信號，對圖像進行實時處理從而檢測和跟蹤目標，并將目標的位置和運動信息輸出。</p><p>　　紅外實時處理機系統主要由三部分構成：預處理模塊，圖像處理模塊和圖像輸出模塊，系統框圖

39、如圖2.1所示，各模塊作用如下：</p><p>　　圖2.1 多DSP紅外實時圖像處理機系統</p><p><b>　?。?）預處理模塊</b></p><p>　　通過安裝在小區(qū)道路旁邊或者中間隔離帶的支架上的紅外線攝像機和圖像采集設備將實時的人的視頻信息采入，經過對視頻圖像的實時處理分析得到本小區(qū)信息。 </p><

40、p><b>　?。?）圖像處理模塊</b></p><p>　　視頻處理模塊是系統的核心部分，當系統檢測到有人走過的信息時，本系統就會捕捉此時的圖像，并將此圖像進行進行分析處理，得到我們需要的清晰的圖像，為避免同時存儲利用片外存儲器和讀取緩存中的原始視頻圖像而帶來的總線沖突問題，系統采用了乒乓緩存的方式采集視頻圖像。</p><p><b>　　（3）

41、圖像輸出模塊</b></p><p>　　當出現特定的事件時，傳輸模塊會接受到處理部分發(fā)出的中斷信號，此時壓縮模塊凍結壓縮圖像的更新，并且釋放了對緩沖RAM總線的控制權，傳輸模塊將緩沖區(qū)的圖像讀出，并通過網絡傳輸到遠程控制中心。</p><p><b>　　2.1.2 方案二</b></p><p>　　高頻加重處理常用于簡單數字圖

42、像處理，通過視頻輸入對被測對象進行加重處理，目的是使被測對象更加清晰可見，然后將被測對象進行輸出。</p><p>　　高頻加重處理系統主要由三個模塊組成分別是視頻輸入模塊，高頻加重處理模塊和圖像輸出模塊，系統框圖如圖2.2所示，各模塊作用如下：</p><p>　　圖2.2 高頻加重系統示意圖</p><p><b>　?。?）視頻輸入模塊</b&

43、gt;</p><p>　　視頻輸入模塊主要完成對圖像信號的采集，但此模塊不能對干擾的信號進行控制。</p><p><b>　　（2）高頻加重模塊</b></p><p>　　高頻加重模塊主要完成對采集過來的高頻信號進行加重處理，目的是使圖像更加清晰可見，但加重的同時也會對干擾信號進行加重，并不會排除干擾信號，這樣對圖像處理就增加難度。<

44、;/p><p><b>　?。?）圖像輸出模塊</b></p><p>　　在完成加重處理后此模塊即可向視頻輸出設備輸出采集到的信號。</p><p>　　因此，在兩種方案系統中選用多DSP紅外實時圖像處理機系統作為該設計的方案，用此系統完成對小區(qū)監(jiān)控系統的研究。</p><p>　　2.2 圖像變換的主要方法及應用<

45、/p><p>　　在數學領域中有許多種變換，比如傅立葉變換、小波變換、離散余弦變換（DCT）、拉普拉斯變換、Z變換等。各種數學變換的用途只有一個，是使所遇到的問題能夠更容易更方便地得到解決。</p><p>　　在所有的圖像變換方法中，傅立葉變換是數字圖像處理中應用最廣的一種變換，具有非常實用的獨特性質。而近幾年來，小波變換倍受學術界的重視，它不僅在數學上已形成一個新的分支，而且在應用上，如在

46、信號處理、圖像處理、模式識別、量子物理以及許多非線性科學領域，被認為是近年來在分析工具及方法上的重大突破。原則上講，凡傳統的使用傅立葉分析的方法，都可以用小波分析來代替。小波分析在時域和頻域都具有良好的局部化特性，而且由于對高頻采取逐漸精細的時域或空域步長，從而可以聚焦到分析對象的任意細節(jié)[4]。</p><p>　　2.2.1 傅立葉變換在圖像處理中的應用</p><p>　　我們知道，

47、經過傅立葉變換之后，可以獲得原圖像信號的頻域分布情況。由于圖像中不同特性的像素具有不同的頻域特性，因此，可以在頻域上設計相應的濾波器，以達到濾除某些信息，或者保留某些信息的目的。另外，因為傅立葉變換后，時域與頻域形成了對偶運算關系，因此通過傅立葉變換也可以達到某些運算的簡化目的，具體應用有如下幾個方面：</p><p>　?。?）圖像的高通濾波</p><p>　　圖像的頻域變換有一個非常

48、突出的優(yōu)點，就是可以將信號的信息強度進行重新分配。具體地說，就是將景物的細節(jié)部分集中在高頻區(qū)段。因此，可以通過圖像高通濾波將圖像中景物的細節(jié)信息提取出來。這里所謂景物細節(jié)是指目標物的邊界信息。</p><p>　　例如對頻譜圖中的低頻強制為0，這樣就相當于一個只保持高頻部分信息不變，而低頻信息被完全抑制的高通濾波器作用在圖像上。將經過這樣處理后的頻譜進行傅立葉變換，就可以得到圖像的細節(jié)部分，因此經過高通濾波后，保

49、留下來的圖像信息為被測對象的輪廓邊界，濾除了不必要的信息。</p><p>　　（2）圖像的低通濾波</p><p>　　圖像經過傅立葉變換后，將被測對象的概貌部分集中在低頻區(qū)段。因此，可以通過圖像低通濾波將圖像中被測的概貌信息提取出來。</p><p>　　例如將頻譜圖中的高頻強制為0，即屏蔽高頻部分，這樣就相當于一個只保持低頻部分信息不變，而高頻信息被完全抑制的

50、低通濾波器作用在圖像上，將經過這樣處理后的頻譜進行傅立葉逆變換，就可以得到被測圖像的概貌部分，但是經過低通濾波之后，保留下來的圖像信息是比原圖略顯模糊的圖像，這是因為圖像中表示被測對象邊界的高頻部分被濾除的原因。</p><p>　?。?）傅立葉在圖像壓縮中的應用</p><p>　　圖像信息在空域中是依據被測對象的拓撲結構分布的。換句話說，其信息強度分布在各個不同的區(qū)域中。因為信息強度的

51、不集中，所以如果不采用特殊的編碼方式，則無法減少描述圖像的數據量。如果對圖像進行傅立葉變換，則圖像信息在頻域中大多集中在低頻</p><p>　　部分。充分利用圖像信息在頻域中的這一特點，則可以減少描述圖像的數據量。</p><p>　　因為人在對圖像進行觀察時，如果圖像的概貌可以呈現在面前，則可以達到理解圖像內容的目的。因此，在不過于苛刻地計較圖像的再現質量的場合下，可以通過只對圖像傅立

52、葉變換后頻譜的低頻部分進行編碼的方法，達到減少圖像數據量的目的。</p><p>　　例如對一幅256×256的圖像經過傅立葉變換后，得到兩個256×256的頻譜矩陣（一個為幅頻特性矩陣，一個為相頻特性矩陣）。如果原圖像的數據量為256×256，取頻譜中未被覆蓋的那部分低頻區(qū)域，為20×20大小的解壓圖像的區(qū)域進行編碼，可以獲得理解場景內容為目的的圖像再現效果。這時，圖像的

53、數據量為2×20×20，是原數據量的1.22%（=（2×20×20）/（256×256）），這樣便達到了圖像壓縮的目的[5]。</p><p>　　2.2.2 小波變換在圖像處理中的應用</p><p>　　小波變換因其突出的時頻變換特性，以及小波基函數選擇的靈活性，在圖像處理中有著多個方面的廣泛應用，具體應用有如下幾個方面：</p&

54、gt;<p>　?。?）小波變換在圖像壓縮中的應用</p><p>　　從小波變換所具有的頻域特性來理解，我們從傅立葉變換得到啟示，就是圖像的數據信息大多集中在低頻部分，而高頻部分的信息很弱，對人眼視覺的影響也小，一幅圖像經過一次小波變換之后，概貌信息大多集中在低頻部分，而其余部分只有很弱的表示細節(jié)的信息。為此，如果只保留占總數據量1/4的低頻部分，對其余3部分的系數不存儲或傳輸，在解壓時，這三個子

55、塊的系數以0來替代，則在解壓圖像中可以看到省略了部分細節(jié)信息之后，畫面的效果與原圖相比，差別不是很大。</p><p>　?。?）小波變換在圖像增強中的應用</p><p>　　小波變換用于圖像增強的原理是，對原圖像進行小波變換，得到的小波變換系數矩陣分別表示的是不同的頻率特性。為此，一個簡單的圖像增強方法是，對低頻、次低頻、次高頻、高頻四個子塊以不同的增強系數進行處理，再進行小波逆變換之

56、后，就可以達到圖像增強的目的。例如，對低頻子塊以大于1的增強系數相乘，則可以提高圖像的總體亮度，對其他三個子塊進行增強，則可以增強圖像的細節(jié)信息，由此可獲得清晰化圖像的效果。</p><p>　　（3）小波變換在去除圖像噪聲中的應用</p><p>　　利用小波變換去除噪聲的原理是，噪聲大多屬于高頻信息，因此，當進行小波變換之后，噪聲信息大多集中在次低頻，次高頻，以及高頻子塊中，當給出了一

57、個疊加了高斯噪聲經過小波變換后，特別是高頻子塊，幾乎以噪聲信息為主，為此，將高頻子塊置0，對次低頻和次高頻子塊進行一定的抑制，則可以達到一定的噪聲去除效果。</p><p>　　為了使噪聲去除的效果更好，可以對不同尺度小波變換下的次低頻、次高頻、高頻子塊進行抑制，保留低頻子塊的信息不改變，便可以對圖像噪聲進行很好的去除[6]。</p><p>　　第3章 系統硬件實現</p>

58、<p>　　隨著現代數字信號處理技術的發(fā)展，各種數字圖像算法的復雜性和計算量也飛速增長，同時對數字圖像處理系統對實時性的要求也越來越高。對于數字圖像處理，雖然不斷有人提出各種優(yōu)化后的算法，然而其運算量之大仍然達到驚人的程度；而對于數字信號處理器（DSP）而言，雖然其硬件性能在不斷取得突破，如TI最新推出了1GHz的定點C64X的DSP，AD公司推出了600MHz的TigerSharc系列浮點DSP，但面對圖像處理算法超大的運

59、算量單DSP仍然難以負荷，因而對復雜的圖像處理算法進行分塊并且在硬件系統上采取多DSP并行處理的方法勢在必行。</p><p>　　本次設計提出了一種以多片TMS320C6414為圖像處理單元，采用EMIF與HPI及McBSP接口互連構成串行級聯的多DSP并行流水處理平臺，通過與大規(guī)模的可編程邏輯器件FPGA的共同使用，設計并實現了滿足系統需要的高實時性且良好的擴展性和多擴展性接口等要求的多DSP紅外實時處理系統

60、。</p><p>　　3.1 數字圖像處理的研究</p><p>　　3.1.1 數字圖像處理的系統結構</p><p>　　數字圖像處理系統框圖如圖3.1所示，首先攝像單元將對象物所反射的光強度進行記錄之后，通過光電傳感器轉換成電信號，電信號在A/D轉換單元又轉換成數字信號，并存儲在圖像存儲單元中，然后讀入計算機內進行相關的處理并將處理結果進行顯示。</p

61、><p>　　圖3.1 數字圖像處理系統結構示意圖</p><p>　　3.1.2 數字圖像處理的主要研究內容 </p><p>　　數字圖像處理的主要研究內容有以下幾個方面：</p><p><b>　　（1）圖像變換</b></p><p>　　由于圖像陣列很大，直接在空間中進行處理，涉及計算量很

62、大。因此，通常采用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換、小波變換等間接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理，這樣不僅可減少計算量，而且處理更有效。</p><p><b>　?。?）圖像壓縮編碼</b></p><p>　　圖像壓縮編碼技術可減少描述圖像的數據量，以便節(jié)省圖像傳輸，處理時間和減少存儲器容量。壓縮可以在不失真前提下獲得，也可以在

63、允許的失真條件下進行。</p><p>　?。?）圖像增強和復原</p><p>　　圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節(jié)明顯；如強調低頻分量可減少圖像中噪聲影響。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般應根據降質過程建立“降質模型”，再采用某種

64、濾波方法，恢復或重建原來的圖像。</p><p><b>　?。?）圖像分割</b></p><p>　　圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，有意義的特征包括圖像中物體的邊緣，區(qū)域等。圖像分割是進一步進行圖像識別，分析和理解的基礎。</p><p><b>　　（5）圖像描述</b

65、></p><p>　　圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像描述方法采用二維形狀描述，它有邊緣描述和區(qū)域描述兩類方法。對于特殊的紋理圖像可采用二維紋理特征描述。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。</p><p><b>　?。?）圖像識別<

66、/b></p><p>　　圖像識別屬于模式識別的范疇，其主要內容是圖像經過某些預處理后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。圖像分類常采用經典的模式識別方法，有統計模式分類和句法模式分類，近年來新發(fā)展起來的模糊模式識別和人工神經網絡模式分類在圖像識別中也越來越受重視[7]。</p><p>　　上述圖像處理的內容往往是相互聯系的。一個實用的圖像處理系統往往需要結合幾種圖像處理

67、技術才能得到所需要的結果。圖像數字化是將一個圖像變換為適合計算機處理的形式的第一步；圖像編碼技術可用于傳輸和存儲圖像；圖像增強和復原是圖像處理的最后目的，也可以為進一步的處理作準備；通過圖像分割得到的圖像特征可以作為最后結果，也可以作為下一步圖像分析的基礎。</p><p>　　3.2 DSP系統研究</p><p>　　DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種特別適合與數字信號處理運算的微

68、處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點：</p><p>　　（1）在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法；</p><p>　　（2）程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據；</p><p>　　（3）片內具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數據總線在兩塊中同時訪問；</p>

69、<p>　?。?）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持；</p><p>　?。?）快速的中斷處理和硬件I/O支持；</p><p>　?。?）可以并行執(zhí)行多個操作；</p><p>　?。?）具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器；</p><p>　?。?）支持流水線操作，使取指，譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行[8]。</

70、p><p>　　DSP芯片與通用微處理器在應用領域有著很大的不同，主要區(qū)別在于：</p><p>　?。?）DSP的速度比MCU快，主頻較高；</p><p>　?。?）DSP適合于數據處理，數據處理的指令效率較高；</p><p>　　（3）DSP均為16位以上的處理器，不適合于低檔的場合；</p><p>　?。?）D

71、SP可以同時處理的事件較多，系統級成本有可能較低；</p><p>　　（5）DSP的靈活性較好，大多數算法都可以軟件實現；</p><p>　?。?）DSP的集成度較高，可靠性較好[9]。</p><p>　　3.2.1 DSP系統構成</p><p>　　圖3.2所示為一個典型的DSP系統。圖中的輸入信號可以有各種各樣的形式。例如，它可以

72、是麥克風輸出的語音信號或由電話線來的已調數據信號，也可以是編碼后在數字鏈路</p><p>　　上傳輸或存儲在計算機里的圖像信號等。</p><p>　　圖3.2 典型的DSP系統</p><p>　　輸入信號首先進行帶限濾波和抽樣，然后進行A/D變換將信號變換成數字比較流。根據奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率必須至少是輸入帶限信號最高頻率的兩倍[10]

73、。</p><p>　　DSP芯片的輸入是由A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數字信號，DSP芯片對輸入的數字信號進行某種形式的處理。如進行一系列的乘，累加操作等。數字處理是DSP的關鍵，這與其他系統有很大的不同，在交換系統中，處理器的作用是進行路由選擇，它并不對輸入數據進行修改。因此雖然兩者都是實時系統，但兩者的實時約束條件卻有很大的不同。最后，經過處理后的數字樣值再經D/A變換轉換為模擬樣值，之后再進行內插和

74、平滑濾波就可得到連續(xù)的模擬波形[11]。</p><p>　　3.2.2 DSP系統的設計</p><p>　　對于一個DSP的應用系統，其設計的過程如圖3.3所示。依據設計過程，其設計步驟可以分為如下幾個階段：</p><p>　　圖3.3 DSP應用系統設計流程圖</p><p>　?。?）明確設計任務，確定設計目標</p>

75、<p>　　在進行DSP應用系統設計前，首先要明確設計任務，寫出設計任務書。在設計任務書中，應根據設計題目和要求，準確，清楚地描述系統的功能和完成的任務，描述的方式可以用人工語言描述，也可以是流程圖或算法描述。然后根據任務書來選擇設計方案，確定設計目標。</p><p>　?。?）算法模擬，確定性能指標</p><p>　　此階段主要是根據設計任務和設計目標，確定系統的性能指標

76、。首先應根據系統的要求進行算法仿真和高級語言模擬實現，以確定最佳算法。然后根據算法初步確定相應的參數。常用的仿真方法有C語言，MATLAB和System View等，需要注意的是隨著現代信號處理理論和計算機運算能力的飛速發(fā)展，仿真算法也許比較容易實現，但是對實際系統的要求各不相同，有些算法在運算速度，計算精度或存儲器容量等方面的要求超出了硬件能夠實現的范圍，或者需要高昂的成本。所以在選擇算法時應致意其性價比，盡可能采用最小的代價滿足系統

77、設計的實際需要，避免后續(xù)工作出現反復和浪費。</p><p>　　（3）選擇DSP芯片和外圍芯片</p><p>　　根據算法的要求來選擇DSP芯片和外圍芯片，以實現既能滿足設計需要，又具有最高的性價比。如果產品產量較大，一般需要采用能夠滿足要求的最便宜的器件；對于中等用量的系統，要權衡器件成本，開發(fā)成本和系統性能，爭取獲得最佳的折中；若用量很少，就需要重點考慮開發(fā)工具的成本，設計周期等因

78、素。</p><p>　?。?）設計實時的DSP應用系統</p><p>　　這個階段主要完成系統的硬件設計和軟件設計。首先，應根據選定的算法和DSP芯片，對系統的各項功能是用軟件實現還是硬件實現進行初步的分工。然后根據系統的要求進行</p><p>　　硬件和軟件設計。硬件設計主要根據設計要求，完成DSP芯片外圍電路和其他電路的設計，而軟件設計主要根據系統的要求和

79、所設計的硬件電路，編寫相應的DSP匯編程序，也可以采用C語言編程與匯編語言混合編程。</p><p>　?。?）硬件和軟件調試</p><p>　　硬件和軟件調試可借助開發(fā)工具完成。硬件調試一般采用硬件仿真器進行，而軟件調試一般借助DSP開發(fā)工具進行，如軟件模擬器，DSP開發(fā)系統或仿真器等。軟件調試時，可在DSP上執(zhí)行實時程序和模擬程序，通過比較運行的結果來判斷軟件設計是否正確。</

80、p><p>　?。?）系統構成和調試</p><p>　　當完成系統的軟硬件設計和調試后，將進入系統的集成和調試階段。所謂系統的集成是將軟硬件結合組裝成一臺樣機，并在實際系統中運行，以評估樣機是否達到所要求的性能指標。若系統測試結果符合指標，則樣機的設計完成。在實際的測試過程中，由于軟硬件調試階段的環(huán)境是模擬的，所以在系統測試中往往會出現一些精度不夠，穩(wěn)定性不好等問題。對于這種情況，一般通過修

81、改軟件的方法來解決，如果仍無法解決，則必須調整硬件，此時的問題就比較嚴重了[12]。</p><p>　　3.2.3 DSP系統的特點</p><p>　　數字信號處理系統是以數字信號處理為基礎的，因此具有數字處理的全部優(yōu)點：</p><p><b>　?。?）接口方便</b></p><p>　　DSP系統與其他以現代

82、數字技術為基礎的系統或設備都是兼容的，與這樣的系統接口實現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易得多。</p><p><b>　?。?）編程方便</b></p><p>　　DSP系統中的可編程DSP芯片可使設計人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。</p><p><b>　　（3）穩(wěn)定性好</b><

83、/p><p>　　DSP系統以數字處理為基礎，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小，可靠性高。</p><p><b>　　（4）精度高</b></p><p>　　16位數字系統可以達到10-5的精度，32位數字系統可達到2×10-10的精度。</p><p><b>　?。?）可重復性好</b>&l

84、t;/p><p>　　模擬系統的性能受元器件參數性能影響較大，而數字系統基本不受影響，因此數字系統便于測試，調試和大規(guī)模生產。</p><p><b>　?。?）集成方便</b></p><p>　　DSP系統中的數字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。</p><p>　　當然，數字信號處理也存在一定的缺點。例如，對于簡單

85、的信號處理任務，如與模擬交換線的電話接口，若采用DSP就會使成本增加。DSP系統中的高速時鐘可能帶來高頻干擾電磁泄露等問題，而且系統消耗的功率也較大。此外，DSP技術更新的速度快，數學知識要求多，開發(fā)和調試工具還不盡完善[13]。</p><p>　　3.2.4 DSP的發(fā)展</p><p>　　21世紀我們將進入數字化的時代，DSP的應用也將多樣化。DSP器件將不在是一塊獨立的芯片，而是

86、變成構件內核，開發(fā)人員選擇合適的DSP內核，再配上專用邏輯和存儲器，結合在一起，就可以形成專用的DSP方案，如下是DSP的發(fā)展：</p><p>　　（1）微控制器與DSP的結合</p><p>　　設計DSP系統時，往往用微控制器負責系統控制和用戶界面，DSP負責數學運算。因此就出現了綜合微處理器和DSP兩個內核的混合器件。早期的此類芯片有日立公司的SH3-DSP；西門子公司的Trico

87、re Motorola的MC68356也屬于此類器件；TI的TMS320C80更是集4個可并行處理的DSP芯片，一個RISC主處理器，一個傳輸控制器，一個視頻控制器為一體?；旌掀陂g帶來的最大好處就是降低了系統成本，簡化了軟件開發(fā)過程。在硬件設計時，使用混合型芯片可以減少印刷電路板的面積和功耗，并且這種芯片具有公用數據通路，指令系統和寄存器。在軟件開發(fā)時，開發(fā)人員可以不必學習多種開發(fā)系統，只需編寫獨立的微控制器和DSP程序。公用的正交指令

88、系統和寄存器也可使編譯器易于生成最佳代碼，并簡化調試過程。</p><p>　　目前，這種融合還存在很多困難，硬件上必須實現兩個芯核的正確通信，兩個芯核間要共享存儲區(qū)，片內必須集成雙口RAM。軟件上，最大的挑戰(zhàn)是在不同結構芯片上開發(fā)和調試同一套代碼。而且，使用多CPU處理器運行開發(fā)仿真時，測試十分困難。雖然有很多困難，但融合的好處是十分吸引人的，眾多的生產廠商都在加緊這方面的研發(fā)，融合會是DSP發(fā)展的趨勢之一[1

89、4]。</p><p>　?。?）應用實時操作系統（RTOS）</p><p>　　早期的DSP系統開發(fā)者除了開發(fā)需要實時實現的核心算法外，還要自己設計系統軟件框架，作為目標代碼的一部分一起運行，核心/控制框架隨著應用的不同而不同。</p><p>　　隨著DSP處理能力的增加，芯片越來越復雜，如何充分使用器件資源，成為DSP開發(fā)的重點和難點。另外，數字處理系統越來

90、越復雜，軟件規(guī)模越來越大，往往需要同時運行多個任務，任務間的通信，同步等問題變得越來越突出。這使得對DSP提供RTOS支持成為DSP發(fā)展的趨勢之一。</p><p>　　RTOS是一段MCU啟動后首先執(zhí)行的背景程序，貫穿系統運行始終。面向DSP的嵌入式RTOS的主要功能有：多任務、動態(tài)進程、同步消息傳遞、信號機、時鐘管理、中斷處理、存儲區(qū)分配以及和主機OS握手等。此外，用于DSP的RTOS還提供高級功能調用和標準

91、的I/O庫，以用于加快開發(fā)進度。RTOS可以將系統開發(fā)人員從重復實施系統級功能中解放出來，集中經歷解決應用問題。</p><p>　　用于DSP的RTOS存在的主要問題是RTOS要占用處理器資源，這對單處理器來說支持多任務的資源會很可觀。不過在復雜的多處理器系統中，使用RTOS能盡量發(fā)揮DSP的性能，</p><p>　　簡化開發(fā)難度[15]。</p><p>&l

92、t;b>　?。?）并行處理結構</b></p><p>　　為提高DSO芯片的處理速度，各DSP生產廠家紛紛在器件中引入并行處理機制，主要分為片內并行和片間并行。TI的TMS320C8X是一個緊耦合多指令多數據流的單片多處理器系統。其運行速度等效于20億次每秒的RISC類型的操作。該系統的一個顯著特點就是使用交叉連接開關代替了傳統的總線互連。在總線互連系統中，各DSP之間要申請總線，并需要總線仲

93、裁機構分配總線。在單總線系統中，如果某個DSP占用了總線，其他DSP要等該DSP釋放總線后，才能獲取總線的使用權，這大大限制了總線傳輸數據的速度。交叉連接開關結構可在同一時刻將不同的DSP與不同的任意存儲器連通，這就大大提高了數據傳輸速率，使得多處理器并行處理中數據傳輸的瓶頸得到緩解[16]。</p><p>　　TI公司的另一類高端產品TMS320C6200是靠超長指令字結構（VLIW）來實現并行處理的。CPU

94、內部多個功能單元并行工作，共同使用大型的寄存器堆。由VLIW的長指令來同步各個功能單元，并行執(zhí)行的各種操作，把長指令中的不同字段的操作碼分送給不同的同能單元，這種代碼壓縮靠編碼器完成。VLIW處理機的另一個特點是指令的獲取、分配、執(zhí)行、數據存儲等階段需要執(zhí)行多級流水線，而且不同指令執(zhí)行的流水線延遲時間不同。</p><p>　　DSP的另一個主要的生產商AD公司也一直致力于對超級哈佛結構（SHARC）的改進，第一

95、代SHARC產品ADSP2106X是在一個ADSP21020的浮點DSP核心基礎上集成了片內大容量雙口RAM和并行處理接口，可方便地進行并行擴展。</p><p>　　1999年第二季度AD公司推出第二代SHARC產品ADSP21160。其最大特點是采用單指</p><p>　　令數據流（SIMD）模式的結構，這種結構比第一代SHARC結構增加了第二套計算單元，大大提高了數據的移動能力。在

96、雙處理元結構下，一條指令可以在兩個處理單元中并行執(zhí)行，從而實現并行處理多數據流，使計算速度加倍。ADSP21160具有住處理器接口和支持多處理器的共享總線，內部數據總線寬度提高到64位，DMA通道從10條增加到14條，而且存儲器是雙口的，DMA可以和核心處理器同時訪問內存，而不發(fā)身沖突，不需要插入額外的周期，從而更好地實現了DSP芯片間的并行處理。</p><p><b>　?。?）低功耗</b&

97、gt;</p><p>　　DSP技術在新型消費性商品和寬待通信中的應用越來越廣泛，而這些產品大都使用電池供電，為了實現更長的使用時間，就要求DSP器件的功耗降低。這也成為了DSP器件發(fā)展的趨勢之一。</p><p>　　1980年推出的DSP芯片功耗為250MW/MIPS，到1990年就降到了12.5MW/MIPS。而TI公司2000年公布的TMS320C55X的DSP內核功耗降到了0.

98、9V供電時的0.05MW/MIPS，1.2V/1.5V供電時的0.08MW/MIPS，而計算能力最高可達800MIPS。</p><p>　　隨著超大規(guī)模集成電路技術和先進電源管理技術的發(fā)展，將來DSP內核的電壓會越來越低。此外，周邊裝置，存儲器的功耗也在不斷降低。整個DSP的功耗也將隨之湖斷下降，預計到2010年將降到0.001MW/MIPS左右[17]。</p><p>　　3.3 可

99、編程DSP芯片</p><p>　　3.3.1 DSP芯片的分類</p><p>　　DSP芯片可以按照下列三種方式分類：</p><p>　?。?）按基礎特性劃分</p><p>　　這是根據DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果在某時鐘頻率范圍內的任何時鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能下降，這類DSP芯

100、片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI電氣公司的DSP芯片，TI公司的TMS320C2XX</p><p>　　系列芯片屬于這一類。如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼及管腳結構互相兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。</p><p>　　（2）按數據格式劃分</p><p>　　這是根據DSP芯片工作的數據格式來分類的。數據以

101、定點格式工作的DSP芯片稱為定點DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X，TMS320C2XX/C5X，TMS320C54X/C62XX系列，以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列。</p><p>　　不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格</p><p>　　

102、式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式，如Motorola公司的MC96002，Fujitsu公司的MB86232和Zoran公司的ZR35325等。</p><p><b>　?。?）按用途劃分</b></p><p>　　按照DSP的用途劃分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合</p>&l

103、t;p>　　于普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數字濾波，卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881[18]。</p><p>　　3.3.2 DSP芯片的選擇</p><p>　　在進行DSP系統設計時，選擇合適的DSP芯片是非常重要的一個

104、環(huán)節(jié)。通常依據系統的運算速度，運算精度和存儲器的需求等來選擇DSP芯片。只有選定了DSP芯片，才能進一步設計其外圍電路及系統的其他電路?？偟膩碚f，DSP芯片的選擇應根據實際應用系統的需要而定。不同的DSP應用系統由于應用場合，應用目的等不盡相同，對DSP芯片的選擇也不同。一般來說，選擇DSP芯片時應考慮如下因素：</p><p>　?。?）DSP芯片的運算速度</p><p>　　DSP芯

105、片的運算速度是一個最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時所要考慮的一個主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來衡量。指令周期：即執(zhí)行一條指令的所需的時間，通常以ns（納秒）為單位。如果DSP芯片平均在一個周期內可以完成一條指令，則該周期等于DSP主頻的倒數。如TMS320VC5402-100芯片在主頻為100MHZ時的指令周期為10ns；MAC時間：即完成一次乘法-累加運算所需要的時間。大部分DSP芯片可在一個指令周期內完

106、成一次乘法和一次加法操作，如TMS320VC5402-100的MAC時間為10ns；FFT執(zhí)行時間：即運行一個N點FFT程序所需要的時間。由于FFT運算涉及的運算在數字信號處理中是非常有代表性，因此FFT運算時間常用來作為綜合衡量DSP芯片運算能力的一個指標；MIPS：即每秒執(zhí)行百萬條指令。如TMS320VC5402-100的處理能力為100MIPS，即每秒可執(zhí)行1億條指令；MOPS：即每秒執(zhí)行百萬次操作。如TMS320C40的運算能力

107、為275MOPS；MFLOPS：即每秒執(zhí)行百萬次浮點操作。如TMS320C31在主頻為40MHZ時的處理能力為4</p><p>　　（2）DSP芯片的價格</p><p>　　DSP芯片的價格也是選擇DSP芯片所需要考慮的一個重要因素。若采用價格昂貴的DSP芯片，即使性能再高，其應用范圍肯定會受到一定的限制。因此，芯片的價格是DSP應用產品能否規(guī)模化，民用化的重要決定因素。在系統的設計過

108、程中，應根據實際系統的應用情況來選擇一個價格適中的DSP芯片。當然，由于DSP芯片發(fā)展迅速，DSP芯片的價格往往下降較快，因此，在系統的開發(fā)階段，可選用某種價格稍貴的DSP芯片，等到系統開發(fā)完畢后，其價格可能已經下降一半甚至更多。</p><p>　?。?）DSP芯片的運算精度</p><p>　　定點DSP芯片的字長通常為16位，如TMS320系列。但有些公司的定點的芯片為24位，如Mo

109、torola公司的MC56001等。浮點芯片的字長一般為32位，累加器為40位。雖然合理地設計系統算法可以提高和保證運算精度，但需要相應地增加程序的復雜性和運算量。通常在算法確定后折中考慮。</p><p>　?。?）DSP芯片的硬件資源</p><p>　　不同的DSP芯片所提供的硬件資源是不相同的，如片內RAM，ROM的數量，外部可擴展的程序和數據空間，總線接口，I/O接口等。即使是同

110、一系列的DSP芯片，不同型號的芯片，其內部硬件資源也有所不同。</p><p>　?。?）DSP芯片的開發(fā)工具</p><p>　　快捷，方便的開發(fā)工具和完善的軟件支持是開發(fā)大型，復雜DSP應用系統的必備條件。如果沒有開發(fā)工具的支持，要想開發(fā)一個復雜的DSP系統幾乎是不可能的。所以，在選擇DSP芯片的同時必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括軟件和硬件的開發(fā)工具等。近幾年來，各大DSP供應商已