电子产品世界

2．3 彩色图像处理算法
对彩色图像进行处理，首先应选取颜色模型，常用的颜色空间有RGB、HSI、YCbCr等，本系统选用YCbCr空间。与对灰度图像处理的方法不同，彩色图像有两类处理方法：1)单独处理颜色空间的每一个通道，再复合成结果图像；2)把像素的颜色看作颜色空间中的一个点，也可以看作是一个向量，在向量空间中处理图像。另外，彩色图像处理还涉及彩色图像增强、彩色图像滤波、彩色图像压缩和彩色图像分割等处理算法。本文中，对等离子体发生装置的彩色图像进行了图像预处理、背景差分、目标检测等算法实现。
在等离子体发生装置产生等离子体的过程中，随着装置两端电压的升高，装置内气体颜色会发生相应变化，由无色变为紫色，再由紫色变为红色，变化过程如图4所示，图4a是初始状态背景图，图4b是装置内气体变化为紫色时的图，图4c则是装置内气体变化为红色时的图。

对等离子体发生装置的图像采集处理算法具体步骤如下：
(1)采集初始的N帧图像，取均值，再进行中值滤波，作为初始背景图Bg(x,y)。
(2)后续采集的每帧图像Cur(x，y)与初始背景图Bg(x，y)进行分Y、Cb、Cr三通道分别进行差分运算，再滤波得到差分图像Sub(x,y)：
Sub_Y(x,y)=Cur_Y(x,y)-Bg_Y(x，y)；
Sub_Cb(x,y)=Cur_(2b(x,y)-Bg_Cb(x，y)；
Sub_Cr(x，y)=Cur_Cr(x，y)-Bg_Cr(x,y)；
(3)差分后发生变化的主要是Cr像素部分，所以求取Sub_Cr(x，y)的最大值Max Sub Cr及其位置x，y。
(4)求出与Max Sub Cr相似的所有像素，满足：(Sub_Cr(x，y)-Max_Sub_Cr)2T并求出满足上式的所有x，y的最大最小值，x_max，x_min，y_max，y_min。
(5)由于等离子体发生装置近似长方体，所以选取矩形区域(X_min：x_max；y_min：y_max)为有意义区域，后续循环处理只需对该区域进行处理即可，减少了近1／3的数据处理量。
(6)对有意义区域的像素值进行统计，设定一定阈值即可实现判别颜色状态。

3 实验结果与分析
系统帧率为25帧／s，图像分辨率为720×576像素。在实验过程中，观察等离子体发生装置的颜色变化状态，通过将人工判别结果与实际系统的判别输出进行比较，判断系统运行可靠性。实验结果如表1所示。

系统帧率为25帧／s，实时性实验主要测试系统平均单帧判别时间，衡量基准是该值是否低于帧间隔40ms。实验结果如表2所示。

经实验证明，系统识别效果良好，判别准确率达95％以上。同时系统性能方面表现良好，负载均衡，平均单帧识别时间低于29．2ms，小于帧间隔40ms，能够同时满足高实时性和高识别率的要求。

4 结语
基于TMS320DM643的设备监控系统能实时地检测等离子体发生装置的状态变化，在光照变化时识别准确率依然较高。本文根据等离子体发生装置的实际需要，设计开发了基于TS320DM643的硬件平台，实现了实时目标检测。同时，在硬件程序实现过程中对程序进行了优化，应用了IMGLIB图像处理函数库中的中值滤波函数IMG median 3×3，大幅度减少了CPU访问外设SDARM所消耗的时间，同时使用DSP／BIOS实时系统，增强了系统实时性。系统也将不断进行优化，在高实时性与高识别率上实现更好的融合。

1 2 3

关键词： 图像处理 实现 彩色 监控系统 TMS320DM643 设备 基于