DSP的应用

摘要：数字信号处理（DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。本文概述了数字信号处理技术的发展，简介了DSP技术在各领域的应用，最后着重介绍了DSP在图像处理中的应用以及它的发展趋势。

关键字：DSP 数字信号处理 图像处理

Abstract：Digital signal processing (DSP) is the one who is widely used in many disciplines involved in many areas of emerging disciples . This paper summarizes the development of Digital signal processing technique and outlines the application status in many areas of DSP and lay emphasis on the application of DSP in image processing and the development trend .

Key words：DSP Digital signal processing image processing

目录

目录............................................................................................................................................................. 1 1．引言........................................................................................................................................................ 2

1.1 DSP简介 ....................................................................................................................................... 2 1.2 DSP的发展 ................................................................................................................................... 3 2.DSP技术在各领域的应用 ...................................................................................................................... 3

2.1 DSP在电力系统自动化中日益渗透 ........................................................................................... 3

2.1.1 DSP技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 ........................................................ 3 2.1.2 DSP在继电保护中的应用 ................................................................................................ 4 2.1.3 DSP在变电站自动化的应用 ............................................................................................ 4 2.2 DSP已成为数字通讯技术领域的核心 ....................................................................................... 4

2.2.1 DSP在多媒体通信中的应用 ............................................................................................ 5 2.2.2 DSP在软件无线电的应用 ................................................................................................ 5 2.3 DSP在工业控制领域的应用 ....................................................................................................... 5

2.3.1 DSP在超精密机床伺服控制方面的应用 ........................................................................ 6 2.3.2 DSP在机器人控制中的应用 ............................................................................................ 6 2.4 DSP技术极大促进了虚拟仪器的发展 ....................................................................................... 6

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2.5 DSP在仪器仪表领域的应用 ....................................................................................................... 7 2.6 DSP在汽车电子系统及其他应用领域 ....................................................................................... 8 3．DSP的发展前景 ................................................................................................................................... 8 4．DSP在图像处理中的应用与发展 ..................................................................................................... 10

4.1 DSP和图像处理技术的发展概况 ............................................................................................. 10 4.2 基于DSP的图像处理技术的应用 ........................................................................................... 11

4.2.1 DSP在超声图像处理中的应用 ...................................................................................... 11 4.2.2 DSP在红外图像处理中的应用 ...................................................................................... 12 4.2.3 DSP在天文图像处理中的应用 ...................................................................................... 12 4.2.4 DSP在医疗内窥镜系统中的应用 .................................................................................. 13 4.3基于DSP的图像处理技术的发展趋势 .................................................................................... 14

4.3.1 多DSP并行处理系统 .................................................................................................... 14 4.3.2 基于小波变换的图像处理方法在DSP上的实现 ........................................................ 15

总结............................................................................................................................................................ 15 参考文献.................................................................................................................................................... 16 致 谢........................................................................................................................................................ 17

1．引言

1.1 DSP简介

DSP即为数字信号处理器(Digital Signal Processing)，是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学方法处理此信号，得到相应的结果。自从数字信号处理器(Digital Signal Processor)问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。随着成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合得到成功应用。DSP数字信号处理器DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构，较传统处理器的冯?诺依曼结构具有更高的指令执行速度。其处理速度比最快的CPU快10-50倍。在当今数字化时代背景下，DSP 已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的“旗手”。

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1.2 DSP的发展

从上世纪80 年代开始起步的DSP 市场，目前正处于高速成长的阶段。在数字化、个人化和网络化的推动下，1997 年世界DSP 市场营销额超过32亿美元，预计未来的年均增长率高达40%，至2007 年，世界DSP 市场营销额突破500亿美元。

在近20多年时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。主要应用有：信号处理、通信、语音、图形、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。DSP 主要应用市场为3C领域，合占整个市场需求的90%。 数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域之一。由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA 等全数字蜂窝电话网。 在Modem 器件中，DSP 更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。另外，可编程多媒体DSP 是PC 领域的主流产品。以XDSL Modem为代表的高速通信技术与MPEG 图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。用于图像处理的DSP，一种用于JPEG 标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理[1]。

2.DSP技术在各领域的应用

2.1 DSP在电力系统自动化中日益渗透

2.1.1 DSP技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用

计算机进入电力系统调度后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT

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和CT的电气量变为直流量，再进行A/D转换送给计算机。应用了交流采样技术以后，经过二次PT、CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的有效值和相角，免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来，而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。

2.1.2 DSP在继电保护中的应用

到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机，由于受硬件资源及计算功能的限制，其采样能力及采样速度很难令人满意。因此，对非正常运行条件下的系统参数测量，在速度和精度上无法满足要求，一些复杂原理和算法的实现，基于常规CPU的保护产品也都难以胜任。基于DSP的数据采集和处理系统由于其强大的数学运算能力和特殊设计，都使得它在继电保护方面的实现上得心应手。目前推出的新一代保护大都采用DSP+MCU的结构，将DSP的数字处理能力和MCU的丰富资源有机的结合起来，做到既快速实时并且功能强大。

2.1.3 DSP在变电站自动化的应用

变电站自动化元件较多，模拟量、开关量比较多而且比较分散，要求的实时性也较高，DSP能快速采集、精确处理各种信息，尤其在并行处理上可实现多机多任务操作，使用十分灵活、方便，片内诸多的接口为通讯及人机接口提供了容易的扩展，由于接口的多样化，使励磁、调速器及继电保护的挂网监控更容易。由于DSP集成化程度高，硬件设计方便，使设计起来更容易，而且增加了产品的可靠性，DSP在冗余设计上更容易，为水电站实现无人值班、少人值守的发展方向，提供了可靠的新技术。

2.2 DSP已成为数字通讯技术领域的核心

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2.2.1 DSP在多媒体通信中的应用

多媒体包括文字、语言、图像、图形和数据等媒体。多媒体信息中绝大部分是视频数据和音频数据，而数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的，只有采用先进的压缩编码算法其进行压缩，节省存储空间，提高通信线路的传输效率，才能使高速的多媒体通信系统成为可能。多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息，并具有较强的交互性。因此，DSP在语音编码、图象压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。如今的DSP基本能实时实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用DSP。现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调等。

2.2.2 DSP在软件无线电的应用

软件无线电是一种新的无线通信技术，是基于同一硬件平台上、安装不同的软件来灵活实现多通信功能多频段的无线电台，它可进一步扩展至有线领域。随着DSP技术的发展和应用的成熟，特别是低功耗DSP芯片的出现，使软件无线电的应用研究成为热点．软件无线电具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列优点。其体系结构由电源、天线、多带射频转换器和A/D/A变换器与DSP组成。信号的数字化是实现软件无线电的先决条件。关键步骤是以可编程能力强的DSP来代替专用的数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立。这样就可基于一个相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频宽、调制方式和信源编码等进行编程控制，系统的灵活性大大加强了。

2.3 DSP在工业控制领域的应用

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2.3.1 DSP在超精密机床伺服控制方面的应用

高速高精度多轴数控加工中，在超精密机床伺服控制方面，为使机床工作台达到亚微米级的线性运动精度，DSP技术的引入显得极为必要。精细化的控制单位、以微小程序段实现连续进给，已成为超精密数控加工的显著特点，超精数控加工的插补周期已经达到毫秒级。大数据量、高精度的插补运算和控制，要求计算机系统能高速度地对加工指令做出反应，高速处理并计算出伺服电机的移动量，随后发出控制指令。DSP的数据吞吐能力高达数十MIPS，同时其指令周期短至几十纳秒，非常适合于大数据量的高速数据采集系统和实时控制系统。将DSP应用于高性能的超精密数控系统的开发不失为一种好的策。同时还可以通过程序实现刀具磨损的实时监控和动态补偿，有效地提高了数控系统的性能和精度。此外，DSP的应用，使许多先进控制策略和方法，如自适应控制、学习控制、摩擦控制等等，得以应用于高精度伺服控制系统，大大提高了的控制精度和快速性。

2.3.2 DSP在机器人控制中的应用

目前，由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步，使得机器人的研究在高水平上进行，同时也对机器人控制系统的性能提出了更高的要求。随着机器人控制系统对实时性、数据量和计算要求的不断提高，采用高速、高性能的DSP将成为主要的控制方式。将DSP应用于机器人的控制系统，充分利用DSP实时运算速度快的特点，这是当前发展的趋势。尤其是随着数字信号芯片速度的不断提高，并易于构成并行处理网络，可大大提高控制系统的性能。

2.4 DSP技术极大促进了虚拟仪器的发展

虚拟仪器是由计算机硬件资源和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件组成

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的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统，或称“软件即仪器”。虚拟仪器在硬件上由两部分组成，即AD，DA接口卡和计算机。AD采集卡的作用是把模拟测试信号从外部通过模一数转换采集到计算机中，而DA卡的功能是先把计算机要输出的数字信号进行数模转换，然后再发送出去。其它的运算、分析、时频转换和频谱成分的获取等功能都由计算机通过软件来实现。但有些仪器对实时性要求很高，或对信号处理的精度要求很高，例如：用于自动控制、雷达、航空航天测控、生物医学等领域的许多仪器，而现在的通用计算机在处理较复杂的运算时却显得力不从心，远远比不上DSP芯片在这方面的性能。如一台奔腾Ⅲ的PC机完成1024点的FFT需要几十毫秒，而TI公司的TMS320C6201型DSP完成相同的FFT只需66微秒。以前作为虚拟仪器硬件一部分的数据采集卡所完成的仅仅是采集数据和传输数据，而虚拟仪器中最耗时最复杂的数据分析处理却留给计算机的CPU去完成，从而导致了虚拟仪器实时性和精确性的不足。如果根据DSP本身的特点，把DSP集成到AD采集卡上，并把数据分析处理的工作留给DSP来完成，那么计算机的工作就仅仅是完成数据的简单整理、显示、存储和输出，而以往虚拟仪器速度和精度方面的不足就得到了很好的弥补。以上所述的几个方面对于DSP应用来说只是一个方面，目前正处于高速成长的阶段。

2.5 DSP在仪器仪表领域的应用

DSP已经涉足测量仪表和测试仪器行业，而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP开发测量仪表和测试仪器可将产品提升到一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电路，实现仪器仪表的SOC（System On Chip,即片上系统）设计。仪器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用DSP芯片开发产品可使这两项指标大大提高。以TMS320F2810为例，其高效的32位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。

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目前DSP正处于一个高速发展的时期，仪器仪表是DSP的一个重要应用领域，相信DSP的应用会推进仪器仪表的技术革新[2]。

2.6 DSP在汽车电子系统及其他应用领域

汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用DSP进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。应用DSP的领域可以说是不胜枚举，电视会议系统里，也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展，将会出现许许多多的DSP新应用领域。

3．DSP的发展前景

DSP的功能越来越强，应用越来越广，达到甚至超过了微控制器的功能，比微控制器做得更好而且价格更便宜，许多家电用第二代DSP来控制大功率电机就是一个很好的例子。汽车、个人通信装置、家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。而手机、PDA、MP3播放器以及手提电脑等则是设备个性化的典型代表，这些设备的发展水平取决于DSP的发展。新的形势下，DSP面临的要求是处理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下一些走势：

1.努力向系统级集成DSP迈进，将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。

2.DSP的内核结构进一步改善。多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、超长指令字结

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构(VLIM)、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。

3.可编程DSP是主导产品生产厂商可在同一个DSP平台上开发出各种不同型号的系列产品，以满足不同用户的需求。同时，可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径。人们已经发现，许多微控制器能做的事情，使用可编程DSP将做得更好更便宜。

4.追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸

5.定点DSP是主流。虽然浮点DSP的运算精度更高，动态范围更大，但定点DSP器件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较省。因此，定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计，目前销售的DSP器件中的80％以上属于16位定点可编程DSP器件，预计今后的比重将逐渐增大。

6.与可编程器件结合。与常规DSP器件相比，FPGA器件配合传统的DSP器件可以处理更多信道，可在基站中用来实现高速实时处理功能，满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的需要。

7.DSP嵌入式系统在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP，也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。因此，将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新潮流。TI最新发布的OMAP平台是这方面的典型例子。目前，国外众多厂商涉足我国DSP产品市场，我国的DSP应用已有了相当的基础，有1O多家集成电路设计企业从事数字信号处理系统(DSP)及相关产品的开发与应用。从应用范围来说，数字信号处理器市场前景看好。随着DSP芯片的品种和技术档次不断提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化方向发展，DSP日益进入人们的生活，在

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未来相当长的一段时间，我国DSP市场将蓬勃发展，今后几年市场销售额仍将保持40％以上的增长率，具有良好的市场前景。数字信号处理器以其功能强、速度快、接口简单、稳定性好、编程和开发方便、精度高的特点成为信号处理系统开发的主流器件，在通信、语言、图像、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到了日益广泛的应用。随着数字信号处理新技术及微电子技术的不断发展，DSP的处理速度将会不断提高，应用范围将更加广泛，必将为数字化事业的发展奠定坚实的基础[3]。

DSP的发展非常迅速，而销售价格逐年降低目前DSP的结构、总线、资源和接口技术都趋于标准化，尤其接口的标准化进展更快。这给从事系统设计的工程技术人员带来很大机遇，采用先进的DSP将会使开发的产品具有更强的市场竞争力。

4．DSP在图像处理中的应用与发展

4.1 DSP和图像处理技术的发展概况

基于DSP的数字图像处理技术是一种新兴的边缘融合技术，可以通俗的理解为DSP与图像处理的结合，现今，它逐步的走向成熟。成为一门新兴的学科，越来越多的人们投入到了它的研究中。随着计算机及通信技术的发展，DSP技术越发成熟，数字图像仿真技术可以通过DSP芯片实现。图像视频的应用愈加广泛，大部分图像数据在实际应用前需进行有针对性的处理，如根据图像数据特点和应用领域对图像进行增强、去除噪声、锐化和识别等等，此外，为了有效实时地传输信息，还必须对图像进行有效的压缩处理。

图像处理与识别是DSP应用中的一个极其重要的领域，在调试过程中图像处理开发者可以对数字图像数据进行重构，以直观评价算法的性能。CCS是一种集成性的软件开发工具，它支持以图像的方式将存储器中的图像重构，并且可以将数据存储在计算机的硬盘中，

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便于采用其它软件进行图像重构和直观评价。CCS支持RGB和YUV等图像数据存放方式。采用MATLAB对图像数据进行一系列操作后也可以重构图像。

可以预见，随着以DSP芯片为主导的数字图像产品将会不断面世，两者在硬件语言方面必须统一起来，这样，真实的数字图像才会在模拟视频中更真实，更完美。

4.2 基于DSP的图像处理技术的应用

随着计算机技术和微电子技术的发展，数字图像处理广泛应用于科学研究、工业控制以及人们生活的各个领域， 并随之出现了如下的图像处理平台: PC、DSP 和特定用途的集成电路ASIC。PC 机处理速度快， 但是体积、重量、功耗都偏大， 从而导致其移动性能和可嵌入性能比较差。ASIC 的移动性能和可嵌入性能都很好，但是其兼容性能比较差，缺乏处理多种图像处理算法的灵活性。DSP平台具有小型化、功耗小、算法处理灵活等特点。利用通用可编程DSP芯片，DSP实现图像处理较之其他方式具有一定的优越性。 而且DSP芯片的可编程性和强大的处理能力，使其可用于快速地实现各种数字信号处理算法，成为目前图像处理系统的最佳选择[4]。

4.2.1 DSP在超声图像处理中的应用

由于其成像原理的特殊性，使得超声图像与普通的图像相比噪声干扰更大，超声图像中还有可能存在伪像，种种原因就使得对超声图像的处理更加复杂。以TMS320DM642 为核心， 辅以视频编解码芯片和周围辅助电路，实现对超声图像的实时处理。TMS320DM642 是TI 公司推出专门用于多媒体处理的DSP，其三个视频接口支持视频捕获模式和视频显示模式，可以与视频芯片直接连接。由于软件算法对超声图像的质量要求颇高，所以在设计时也要充分考虑视频编解码芯片的性能能否满足要求。

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4.2.2 DSP在红外图像处理中的应用

随着非致冷红外焦平面阵列探测器的进步，热成像技术越来越广泛地应用于电力、医疗、军事、交通等众多领域。由于红外图像的形成一般来源于多元探测器的输出信号，而不同的红外探测器单元的响应存在较大差异，从而使红外图像产生空间不均匀。同时红外图像的信噪比一般比可见光CCD 图像低，普遍存在目标与背景对比度较差、边缘模糊、噪声较大等特点，对此类图像需要进行对比度增强，使原来人眼不易识别的目标显现出来。实时地获取高质量的红外图像已成为红外成像技术领域中的一个重要课题。

一种基于TI 公司的高性能数字信号处理器TMS320C6201为核心器件的实时非致冷红外图像处理系统，该系统通过USB2. 0 接口与PC 机通信，由PC 机完成图像的伪彩色处理与显示。 提出了一种新的基于Curvelet 变换红外图像增强算法，由于Curvelet 变换以边缘为基本表示元素，具有完备性，能很好地适合图像的特点，仿真结果表明该方法优于传统地增强方法。该系统在DSP 上实现了所提出的红外图像增强算法及基于两点法的红外图像非均匀校正[5]。

4.2.3 DSP在天文图像处理中的应用

20 世纪80 年代以来，随着CCD（电荷耦合器件）技术的逐渐成熟，CCD 技术已经广泛应用于工业、军事、国防等各个领域。CCD 具有光电转换效率高、线性度好和动态范围大等优点，是空间目标光电探测不可缺少的工具。

目前，国内外很多天文台已经建立起了各种基于CCD 技术的天文图像采集与处理系统。不过它们的图像处理过程一般都是将CCD采集到的天文图像通过特定的数据接口下传到普通的计算机或专用的图像处理板上进行处理，因此系统结构相对复杂、处理速度有限。

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而采用DSP构成的图像系统可以与图像采集系统集成到一起的图像处理系统。这样，图像采集系统在CCD 相机通过其它接口向主控计算机发送原始图像数据的同时也把图像数据发送给图像处理系统进行实时处理，这将大大提高整个系统的处理性能，同时也简化了系统的互连方式。系统可使用TI 公司的TMS320C6416T。该芯片是TI 公司专门针对图像处理应用而推出的一款高性能定点数字信号处理芯片，该芯片采用超长指令字结构，工作主频高1GHz，芯片内部有8个并行处理单元，当8个单元并行运行时最大处理能力可以达800MIPS。为了高速实时地对图像采集系统采集的天文图像进行处理，需要将有效的图像处理算法在DSP 硬件上予以实现[6]。

4.2.4 DSP在医疗内窥镜系统中的应用

胶囊内窥镜或无线内窥镜系统一般由三部分组成:微型摄像单元、视频图像数据源记录系统、影像工作站。其中视频图像数据源记录系统是确保微型摄像单元所拍摄视频图像可靠传输及存储的关键,同时也为影像工作站提供最为兼容的图像数据。它的可靠性直接影响到整个无线内窥镜系统的功能。而传统的视频记录仪多采用模拟磁带录像技术,这种方法记录图像质量差、时间短、且由于磁带的磨损而容易产生干扰和噪声等。系统以TI公司的高性能数字信号处理器TMS320C6211 为核心处理器,采用PHILIP 公司视频解码器SAA7114H 对模拟视频信号进行数据缩放,在复杂可编程逻辑控制电路的控制下,视频图像数据由高速缓存先入先出队列传输到DSP 进行静止影像数字压缩通用标准格式(JPEG) 压缩,最后将处理后的图像数据存入高密度闪存卡,完成视频图像的及时记录功能。其中DSP主要用来进行压缩编码和数据传输,我们采用离散余弦算法和DCT系数量化的快速算法加快了DSP的运算速度,减少了DSP的执行代码,同时我们对各种存储类型进行了合理的分配,优化了存储器结构。在数据传输和处理过程中大量使用扩展的直接存储器访问来加快处理数据的速度并提高了系统的性能。该系统具有体积小、采样率高、存储容量大、记录时间长及功耗低等特点[7]。

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4.3基于DSP的图像处理技术的发展趋势

随着图像处理技术的深入研究和广泛应用，不断涌现的处理算法和各种现实需求对硬件系统性能的要求越来越高，单一处理器在许多场合已不能满足需要，并行、通用且处理能力强大的系统逐渐受到人们的青睐。另外寻求新的数学算法来强化信息的表达能力是科学家们满足这种需要而进行的一项重要探索。像模糊论集的引入、神经网络理论的实用化以及分形几何学的应用都是其中的成功范例。小波分析是一个新的数学分支,它被谕为是泛函分析、Fourier 分析、样条分析、调和分析、数值分析的最完美结晶,如何把新的数学理论应用于图像数据处理也是近年来科学家们正在研究的课题。

4.3.1 多DSP并行处理系统

按照Flynn 分类法，并行系统按照处理指令流和处理数据流的多样性，可分为SISD(单指令流单数据流)系统、SIMD(单指令流多数据流)系统、MISD(多指令流单数据流)系统和MIMD(多指令流多数据流)系统。随着技术的发展，SISD 系统和曾经风靡一时的SIMD 系统逐渐淡出了历史舞台；关于MISD 结构，正像Flynn 和Rudd 所指出的，从熟悉的编程结构到MISD 组织缺乏自然的映射，这抑制了人们对该体系结构的兴趣。当代绝大多数并行系统都属于MIMD 系统。

TI 公司的DSP 在全球市场上的占有率在一半以上，而TMS320C6416 则是其最高端的产品，具有主频高、双套外部地址和数据总线等特点，非常适合用于图像处理等领域，但是在多芯片集成处理上AD 公司的DSP 芯片性能更好一些。图像处理算法灵活多样，而且还在不断的迅速发展中。从通用性考虑出发，系统中处理器之间需要灵活的、高带宽的通信和握手机制[8]。多处理器系统需要考虑两方面的性能：计算能力和通信能力。主要包括分布式实时操作系统的性能、图像处理能力和图像序列并行处理能力[8]。

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4.3.2 基于小波变换的图像处理方法在DSP上的实现

小波分析是近年迅速发展起来的新兴学科, 与Fourier 分析和Gabor变换相比,小波变换是时间(空间)频率的局部化分析, 它通过伸缩平移运算对信号逐步进行多尺度细化, 最终达到高频处时间细分和低频处频率细分,能自动适应时频信号分析的要求,从而可聚焦到信号的任意细节,解决了Fourier分析不能解决的许多问题。目前许多小波算法的软件实现已经很成熟了,但是很难达到实时性的效果。而在硬件方面,随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列器件(FPGA)的发展,采用DSP+FPGA 的数字硬件系统显示出其优越性,可以把二者的优点结合在一起,兼顾速度和灵活性,因此DSP+FPGA 结构正愈来愈得到人们的重视, 应用的领域也越来越广泛。DSP+FPGA 系统最大的优点是结构灵活,有较强的通用性, 适合于模块化设计, 从而能够提高算法效率; 同时其开发周期较短, 系统容易维护和扩展, 适合实时信号处理。所以本文介绍的系统设计就是基于DSP+FPGA 结构的小波图像处理系统。小波分析由于具有良好的时频局部化性能, 已经在信号分析、图像处理、语音合成、故障诊断、地质勘探等领域取得一系列重要应用。而且各种快速有效的算法也促进了小波分析在实际系统中的应用。由于DSP 速度越来越快, 成本越来越低, FPGA 的容量越来越大, 使得DSP+FPGA 组成的系统成为解决系统设计的重要选择方案之一, 应用领域非常广泛[9]。

总结

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在这个信息化的时代，DSP应用在通讯领域、数字影音的产品将越来越普及，使得相关市场需求越来越大，未来DSP市场竞争将越趋激烈。相信在未来的时间里DSP技术一定会被更加重视及关注，会为科技的进步带来很大发展。

参考文献

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[9]陆海东, 吴明赞.基于DSP+FPGA 结构的小波图像处理系统设计[J].电子技术应用，2006，3:93-95

致 谢

在做论文之前，我的指导老师给予了很重要的建议提醒，她强调学校数据库的重要性鼓励我们充分利用学校资源开阔思维，正是这条很细小的建议却给了我很大的启发和帮助。我衷心的感谢王亦红老师，谢谢她的鼓励和建议！

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