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面向飞腾平台的图像增强算法并行优化研究

面向飞腾平台的图像增强算法并行优化研究

作者：郭子涵郑州大学

学位级别：硕士

随着视频结构化、计算摄像等数字处理技术的飞速发展,巨大的算力需求促使高性能数字信号处理器飞速发展,飞腾M7002作为一款国产高性能DSP应运而生,为了充分发挥该高性能平台硬件优势,面向国产DSP特定体系结构开发并优化相应的高性能图... 详细信息

随着视频结构化、计算摄像等数字处理技术的飞速发展,巨大的算力需求促使高性能数字信号处理器飞速发展,飞腾M7002作为一款国产高性能DSP应运而生,为了充分发挥该高性能平台硬件优势,面向国产DSP特定体系结构开发并优化相应的高性能图像处理算法,拓宽我国DSP芯片的应用方向,进而实现软硬件的高效结合是我们目前亟需解决的问题。本文针对三种应用较为广泛的图像增强算法在FT DSP平台上进行了实现,并设计了匹配该硬件特性的优化方法,为FT DSP平台上的图像增强函数库提供了支持。本文工作如下:(1)设计了Laplacian图像增强算法、盒式滤波图像增强算法与自定义滤波图像增强算法在FT平台上的整体实现流程。通过研究上述算法的原理和FT-M7002的软硬件平台特性,包括其体系架构、FT-MT2内核以及存储器层次结构,设计了面向FT-M7002的三种图像增强算法,并测试验证了上述算法实现的正确性。(2)结合三种图像增强算法的程序特点和FT DSP平台特性,设计并实现了支持多种数据类型以及不同卷积核的算法并行优化方案。通过程序热点分析,针对不同的数据类型设计了Laplacian、自定义滤波的空间可分离卷积并行算法,并分别对3*3、5*5、7*7三种卷积核进行了并行实现;设计盒式滤波的行列可分离滤波并行算法,针对不同的数据类型分别对均值、锐化、浮雕三种卷积核进行了并行实现。同时,提出了字符型与整型、短整型与整型的数据类型转换接口,解决了FT DSP平台对部分数据类型的兼容性和可扩展性问题。(3)充分利用FT DSP平台提供的超长指令字结构,通过编译优化选项、Cache高速缓存区、AM向量空间以及DMA高速传输通道等,充分利用访存优化、循环展开软流水、行列转置、DMA双缓冲区隐藏传输、尾循环处理等方式减少算法在数据存取阶段的耗时,同步数据计算与传输,填充时间空隙,解决并行单元填充不满和数据访问不连续的问题,有效地提高了算法运行效率。对优化后的图像增强算法在FT平台上进行正确性和性能测试,实验结果表明:优化后的Laplacian、盒式滤波和自定义滤波三种图像增强算法,性能分别提升了1.841～2.674倍,1.806～3.036倍和2.005～3.708倍。相较于TI-TMS320C6678DSP处理器,基于FT平台优化后的算法可分别达到1.472～2.502倍,3.479～4.056倍和3.154～3.863倍的加速效果,充分显示了国产DSP平台的高效能计算优势。

关键词：图像增强算法 FT-M7002 并行优化访存优化循环优化

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关于对低照度图像增强算法的研究

科学与信息化 2023年第5期 50-52页

作者：马新成中通服公众信息产业股份有限公司新疆乌鲁木齐 830099

摄像设备在低照度情况下拍摄的物体图像往往难以辨识,光线好时比较清晰,光线暗时则看不清楚物体.由于此现象普遍存在,为了能看清图像,人们希望通过技术手段使图像变得清晰,这就产生了图像增强技术.本文针对此类问题开展技术研究,对基于... 详细信息

摄像设备在低照度情况下拍摄的物体图像往往难以辨识,光线好时比较清晰,光线暗时则看不清楚物体.由于此现象普遍存在,为了能看清图像,人们希望通过技术手段使图像变得清晰,这就产生了图像增强技术.本文针对此类问题开展技术研究,对基于直方图均衡化、对数变换、对比度的图像增强四个算法逐一开展研究,对每个算法进行实现,并对算法的效果进行比较,观察各算法效果之间的差异,从而优选最合适的图像增强算法.

关键词：低照度图像增强算法拍摄图像

来源：博看期刊评论

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基于方向滤波的指纹图像增强算法研究

计算机工程与应用 2004年第35期40卷 87-89页

作者：乔治宏吴晴乔雨峰北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100022

论文在传统指纹图像增强算法的基础上,提出了一种改进的方向滤波指纹图像增强算法,算法速度得到提高,指纹图像增强效果显著。算法以方向滤波为基础,通过Sobel算子计算指纹图像的梯度和方向,根据指纹的特点设计方向滤波矩阵,由指纹局部... 详细信息

论文在传统指纹图像增强算法的基础上,提出了一种改进的方向滤波指纹图像增强算法,算法速度得到提高,指纹图像增强效果显著。算法以方向滤波为基础,通过Sobel算子计算指纹图像的梯度和方向,根据指纹的特点设计方向滤波矩阵,由指纹局部方向选择相应方向滤波矩阵进行滤波,使指纹图像在纹线方向上得到增强,在垂直纹线方向上得到减弱,从而增加了前景和背景的对比度,消弱了噪声干扰,突出了指纹的有效信息,为后续的处理过程提供了良好的图像基础。

关键词：指纹图像图像增强算法方向滤波方向图

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基于ADSP的小波图像增强算法实现

计算机应用研究 2006年第6期23卷 160-161,164页

作者：吴明赞王志功东南大学射频与光电集成电路研究所江苏南京210096

小波图像处理方法一般是用软件实现的,但用软件处理图像实时效果欠佳。介绍了小波图像增强算法,并在AD I公司B lackfin DSP系列产品之一的ADSP-21535仿真器上进行实验。结果表明,用这一硬件处理能达到实时图像处理的要求,图像处理质量高。

关键词：图像增强算法小波算法 ADSP芯片

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利用二次函数的图像增强算法及FPGA实现

现代电子技术 2020年第8期43卷 72-76,81页

作者：杨瑞祺王康杨依忠张章陈峰合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230601

图像增强在图像处理中有着重要的作用,常用方法有直方图均衡化和灰度值线性拉伸法等,但是这两种方法对图像质量的改善不甚理想。因此,文中提出一种基于二次函数灰度值拉伸的图像增强算法,利用两段二次函数对图像进行灰度值自我调整,同... 详细信息

图像增强在图像处理中有着重要的作用,常用方法有直方图均衡化和灰度值线性拉伸法等,但是这两种方法对图像质量的改善不甚理想。因此,文中提出一种基于二次函数灰度值拉伸的图像增强算法,利用两段二次函数对图像进行灰度值自我调整,同时综合考虑图像对比度增强效果及硬件电路的易实现性,在Matlab上进行算法设计及仿真,在FPGA硬件平台上进行实现及验证。结果表明,所提算法能有效处理不同场景图像,处理后的图像层次感更强,质量更佳,观感更好。

关键词：图像增强算法灰度值拉伸算法设计阈值调节 Matlab仿真实现验证

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基于多尺度变换的医学图像增强算法研究

基于多尺度变换的医学图像增强算法研究

作者：张玲君安徽大学

学位级别：硕士

随着科学技术的日益发展,图像增强算法也出现了更为创新精确的理论研究,在多尺度几何分析研究的基础上,该方法在一定程度上要比传统的图像增强算法其效果更加明显而且更加优越。当今科技迅速发展,多尺度分析(multiscale geometric analy... 详细信息

随着科学技术的日益发展,图像增强算法也出现了更为创新精确的理论研究,在多尺度几何分析研究的基础上,该方法在一定程度上要比传统的图像增强算法其效果更加明显而且更加优越。当今科技迅速发展,多尺度分析(multiscale geometric analysis,MGA)方法也得到了显著的提高,其采用的理论研究及其相似,小波变换、Contourlet变换等都是此种方法的应用。Contourlet变换作为多尺度几何分析的一个重要工具,很快被应用到数字图像处理领域中,体现了多尺度几何分析在图像处理研究中具有重要的地位以及所具有的前沿性。在对于多尺度变换研究算法当中比较统一的方法都是首先对图像进行分解,其中对图像采用的分解变换可以有所不同。如果采用的变换为小波变换,由分解后所得到的子图其可以有不同分辨率,再根据变换域中不同分辨率在不同空间上所具有的特征特性,可以采用不同的映射函数增强算子,最后便可以得到处理后的图像。对于所采用的映射函数增强算子,可以采用多种多样的函数,比如线性函数或者非线性的函数,有目的有针对的进行各种系数的变换,从而在一定程度上提高经过变换后所得到的清晰图像。但是人们在对图像进行更高维的研究过程中发现,小波变换本身存在着一定的局限性,在处理过程中其几何特性并不能得到完全的表达。于是人们为了寻找更好的方法进行研究,提出了 Contourlet变换理论,并在此理论的基础上设计了图像增强的算法。Contourlet变换是将尺度和方向分开进行分析的,是一种多分辨率、局域的表现形式。其变换是基于两个部分,使用了拉普拉斯金字塔(LaplacianPyramid,LP)变换以及具有多方向的方向滤波器组(directional filter bank,DFB)的完美结合,最后将得到的信息通过反变换生成为新的图像。本文内容中首先介绍了传统图像的增强方法,如灰度变换、直方图处理、图像降噪等基本方法,其次对小波变换的理论进行分析及研究,同时使用图像处理工具Matlab软件进行测试对比数字图像处理前后的差异,最后提出了更为优越的Contourlet变换理论。在论文中将小波变换使用的增强算法与Contourlet变换的增强算法进行了比较,两种算法的提出都是以医学胸片图像作为测试的数字图像,并在其理论基础上根据医学图像的特点,针对医学图像增强的算法进行了深入研究。

关键词：多尺度分析传统图像小波变换医学图像 Contourlet变换图像增强算法

基于小波的色度空间图像增强算法——以处理茶叶样本图像为例

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农机化研究 2006年第4期28卷 195-198页

作者：李姣何东健刘小英西北农林科技大学机电学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100

茶叶的色泽是评定茶叶等级的一个重要指标。通过计算机分析茶叶样本图像的茶叶色泽,可以不受人为因素的干扰,客观评定茶叶等级。为此,介绍了色度空间与基于小波的图像增强算法,并将二者结合,用来分析茶叶色泽,评定茶叶等级。与传统方法... 详细信息

茶叶的色泽是评定茶叶等级的一个重要指标。通过计算机分析茶叶样本图像的茶叶色泽,可以不受人为因素的干扰,客观评定茶叶等级。为此,介绍了色度空间与基于小波的图像增强算法,并将二者结合,用来分析茶叶色泽,评定茶叶等级。与传统方法比较,此方法在人眼视觉对亮度和颜色不同的敏感特性方面具有明显的优越性。

关键词：农艺学茶叶应用小波色度空间图像增强算法

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采用亮通道先验的低照度图像增强算法

华侨大学学报（自然科学版） 2018年第4期39卷 595-599页

作者：贾存坤戴声奎卫志敏华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021 厦门市移动多媒体通信重点实验室福建厦门361021

针对低照度彩色图像亮度偏低、对比度差等问题,提出基于亮通道先验的低照度图像增强算法.首先,分析Retinex算法所存在的缺陷,提出了亮通道先验.然后,将原RGB彩色图像转换到HSV彩色空间,对亮度分量V使用亮通道先验和引导滤波估计光照分... 详细信息

针对低照度彩色图像亮度偏低、对比度差等问题,提出基于亮通道先验的低照度图像增强算法.首先,分析Retinex算法所存在的缺陷,提出了亮通道先验.然后,将原RGB彩色图像转换到HSV彩色空间,对亮度分量V使用亮通道先验和引导滤波估计光照分量和反射分量,并且采用自适应对数校正对光照分量进行提升.最后,将增强后的图像转换到RGB彩色空间.实验结果表明:该算法快速有效,能够很好地提升图像整体亮度和对比度,图像细节得到增强,克服了颜色失真和光晕等问题,增强后的彩色图像更为明亮、自然.

关键词：图像增强算法亮通道先验引导滤波自适应对数校正 HSV彩色空间 Retinex理论

图像增强算法在车牌图像预处理中的研究与应用

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河南城建学院学报 2012年第5期21卷 51-54,88页

作者：江治国章飞安徽国防科技职业学院机电工程系安徽六安237011

雾天场景下摄像头采集到的车牌图像质量较低,在车牌识别系统中对图像预处理产生较大影响,从而造成车牌定位和识别效果较差。以雾天环境下实际采集的车牌图像为例,分别采用带色彩恢复的多尺度Retinex算法和暗原色先验去雾算法对实际图像... 详细信息

雾天场景下摄像头采集到的车牌图像质量较低,在车牌识别系统中对图像预处理产生较大影响,从而造成车牌定位和识别效果较差。以雾天环境下实际采集的车牌图像为例,分别采用带色彩恢复的多尺度Retinex算法和暗原色先验去雾算法对实际图像增强进行仿真实验。实验结果表明,利用暗原色先验去雾算法对图像进行增强处理,能够提高图像的对比度,实现去雾效果,从而使车牌定位和车牌识别达到更好的效果。

关键词：车牌图像图像预处理图像增强算法暗原色先验去雾算法