(恒瑞科技)PPT_基于Simulink的视频与图像处理算法的快速实现
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2019年第12章SIMULINK入门.ppt
12.1 SIMULINK基础
• 本节主要介绍SIMULINK的安装、启动，以及 SIMULINK工作界面和SIMULINK模型基本构建方式， 目的是对SIMULINK有一个感性的认识。
12.1.1 SIMULINK安装
• SIMULINK是MATLAB的一个工具箱软件包，在 MATLAB的安装过程中，用户可以选择安装 SIMULINK。MATLAB有两种安装类型，如图所示， 一种是典型安装，另一种是自定义安装。
• 每个带有参数的模块都有一个模块参数对话框， 用户可以通过该对话框设置模块的参数，打开模 块参数对话框：
• 用鼠标双击模块图标，即可打开模块参数对话框；
12.4.6 改变模块效果
• 在SIMULINK中，用户可以制定任何模块或者标注 的前景色和背景色，也可以设定整个模型框图的 背景色。
• 改变模块或标注的前景色。选择要改变的模块或 标注，然后选择菜单栏【Format/Foreground color】选项设置。
12.1.5 模型窗口菜单栏
• 模型的建立是在模型窗口中实现的，其界面如图 所示，整个模型窗口由菜单栏、工具栏、编辑框 和状态栏组成。
12.1.6 模型窗口工具栏和状态栏
• 模型窗口工具栏如图。除Windows经典操作外，其 余按钮功能见表
按钮
功能 仿真启动或继 续 结束仿真
设置仿真结束 时间 选择仿真加速 模式 准备
12.5.1 显示信号属性
• Signal Dimensions
• 选择菜单栏【Format/Port/Signal Displays/ Signal Dimensions】选项，SIMULINK将在携带非 标量信号的信号线旁显示非标量信号的维数。信 号位数的显示格式，取决于信号线是单个信号还 是总线信号。如果信号线表示的是单个的向量信 号，SIMULINK将显示信号的宽度；如果信号线表 示的是单个矩阵信号，SIMULINK将显示信号维数 的格式为：[M×N],M、N非别是矩阵的行列数；如 果信号线表示携带相同数据类型的总线信号， SIMULINK将显示信号维数的格式为N{M}，其中N是 总线所传输的信号数目，M是总线传输信号分量的 数目
基于simulink的图像处理PPT课件
（4）仿真器参数设置同上例。运行结果如下：
第8页/共52页
• 同样，上例可由M语言实现: A=imread(‘eight.tif ’); B=imnois e(A ,‘sa lt &pepper ’,0.02); K=medfilt2(B); Figure, Subplot(121),imshow(B); Subplot(122),imshow(K);
“Image Complement”模块；“Sinks”模块库中选择“Video Viewer”模块； （2）建立连接，形成仿真模型，并保存结果。 （3）模块参数设置。“Image From File”模块的参数，main标签value的文本框中输入文
件 l i f t i n g b o d y. p n g ； （4）仿真器参数设置同上例。运行结果如下：
（4）仿真器参数设置同上例。运行结果如下：
第14页/共52页
• 色彩空间转换 有9种类型可供选择，如RGB转换为灰度，灰度转换为等。
第15页/共52页
建立仿真模型文件。 （1）“Sources”模块库中选择“Image From File”模块；“Conversion”模块库中选
“Image Data Type Conversion”模块和“Color Space Conversion”模块；“Sinks”模块库中 选择“Video Viewer”模块；
第3页/共52页
6、仿真器参数的设置：在lx1窗口的菜单项Simulation|Configuration Parameters命令，弹出如图 对话框，并进行相应设置：选择select标签的solver选项；simulation time标签，将star time和 stop time分别为0；在type标签下拉列表选择Fixed step；在solver标签下拉列表中选择Discret 额（no continous states）。
工学七SIMULINK基础PPT课件
– Transfer-Fcn：线性传递函数模型
– Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型
– Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出
– Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输 出
2019/–9/M19 emory: 一个积分步骤的可延编辑迟
3. 在MATLAB菜单上选File→New→Model。
三、SIMULINK的模块库介绍
常用的SIMILINK模块库按功能可分为以下8大类：
– Continuous（连续模块） – Function&Tables（函数和表模块）
） – Signal &System（信号与系统模块） – Sinks（接收器模块）
输入端而来，否则输出由第三个输入端而来 – Manual Switch：手动选择开关
2019/9/19
可编辑
10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、 Math（数学模块）
– Sum：加减运算
Gain：比例运算
Dot Product：点乘运算
– MinMax：最值运算
— Abs：取绝对值
– Sign：符号函数
—Product：乘运算
6
2、离散模块（Discrete）
– Discrete-time Integrator：离散时间积分器
– Discrete Filter：离散滤波器
– Discrete State-Space：离散状态空间系统模型
– Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型
– Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型
– First-Order Hold：一阶采样和保持器
基于simulink的图像处理
精选PPT
11
• 图像锐化增强：恰与平滑相反，补偿图像轮廓，增强图像的边缘及灰度跳 变的部分，增强细节，使得图像更清晰。
例如：用FIR滤波器2-D FIR Filter模块进行图像锐化。
精选PPT
12
建立仿真模型文件。
（1）“Sources”模块库中选择“Image From File”模块； “Filtering”模块库中选“2-D FIR Filter”模块；“Sinks”模块库中选择 “Video Viewer”模块；
6、运行仿真系统。
精选PPT
6
• 仿真结果
精选PPT
7
• 上述例子还可由M语言实现： I=imread(‘C:\Program Files\MATLAB\R2010b\toolbox\images\imdemos\pout.tif’); I=double(I); [M,N]=size(I); for i=1:M for j=1:N
（1）“Sources”模块库中选择“Image From File”模块； “Conversion”模块库中选“Autothreshold”模块；“Sinks”模块库中选 择“Video Viewer”模块；
（2）建立连接，形成仿真模型，并保存结果。
（3）模块参数设置。“Image From File”模块的参数，main标签 value的文本框中输入文件；
精选PPT
14
3、图像转换的Simulink实现
数字图像处理中，图像转换主要包括图像类型转换、色彩空间转换、图 像求补及图像数据转换等。 •图像类型转换
图像类型：主要类型有RGB、灰度、二值和索引。 例如：用自动阈值AuT
15
建立仿真模型文件。
数字图像处理课件——基于MATLAB的图像处理(PPT课件)
图像缩放
改变图像的尺寸大小，以适应不同 的显示设备或应用需求。
图像增强技术
亮度调整
通过增加或减少图像的亮度来改善图像的视觉效果。
对比度增强
调整图像的对比度，以增强图像中的细节和颜色差 异。
直方图均衡化
通过重新分布图像像素的灰度级，增强图像的整体 对比度。
滤波器应用
使用不同类型的滤波器来提取有用的图像特征或去 除噪声。
介绍课程内容，学习资源， 作业要求和评估方式。
了解编程基础和数学概念有 助于更好地理解课程内容。
MATLAB图像处理简介
MATLAB是一种强大的编程语言和开发环境，在数字图像处理领域有广泛的应 用。了解MATLAB的基本概念和图像处理函数的使用是本课程的重点。
数字图像的离散化表示
1
图像分辨率
2
了解图像中信息的密度和细节水平，学会调
数字图像处理课件——基 于MATLAB的图像处理 (PPT课件)
欢迎来到数字图像处理课程，本课程以MATLAB为基础，教授图像处理的基本 知识，包括离散化表示、图像操作、增强技术、滤波和降噪、分割与边缘检 测。
课程介绍
1 学习目标
2 课程安排
3 前置知识
掌握数字图像处理的基本概 念和技术，以及MATLAB在 图像处理中的应用。
整和优化图像的分辨率。
3
采样和量化
将连续的图像转换为离散的像素表示，了解 采样和量化的原理和方法。
颜色模型
探索常用的颜色模型，如RGB、HSV和CMYK， 以及它们在图像处理中的应用。
图像的基本操作
图像裁剪
选择感兴趣的区域，并裁剪为新的 图像，以提取出所需的信息。
图像旋转
将图像按照特定角度进行旋转，以 改变其方向或对齐。
基于LabVIEW的图像处理实现PPT课件
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周鹏 安徽工程大学电气工程学院
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周鹏 安徽工程大学电气工程学院
6.5.2 中值滤波
在前面第5章的相关内容中已经讲述过中值滤波器 的知识。中值滤波是一种常用的去除噪声的非线性平滑滤 波处理方法，中值滤波器的输出像素是由邻域像素的中间 值决定的。中值滤波器产生的模数较少，更适合于消除图 像的孤立噪声点。综上所述，中值滤波是一种既能满足图 像平滑要求，又可去除图像中噪声，并保持图像边缘轮廓 清晰的方法。二维中值滤波的窗口形状可以有多种，如线 状、方形、十字形、圆形、菱形等。不同形状的窗口产生 不同的滤波效果，使用中必须根据图像的内容和不同的要 求加以选择。
（1）BMP文件格式
（2）TIFF文件格式 （3）JPEG文件格式 （4）GIF文件格式
（5）PNG文件格式 在LabVIEW中提供了IMAQ ReadFile用于打开并
读取计算机中存储的文件数据到图像引用中。IMAQ ReadFile可以读取以标准格式存储的图像，如BMP, TIFF, JPEG, JPEG2000, PNG, 和AIPD，或者制定的非标准格 式。通常情况下，LabVI第E1W5页软/共2件4页会自动将像素转换成所传 周鹏 安徽工程大学电气工程学院
用户若安装National Instruments Vision Assistant 2011，可以使用该工具对图像进行获取，浏览 或者处理，该工具助手提供了常用的图像处理的算法，供 用户方便使用，在此不再赘述。
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周鹏 安徽工程大学电气工程学院
6.4 图像读取与保存
6.4.1 图像文件格式简介
（5）彩色处理模块（Color Processing），一般是针对彩 色图像中的颜色进行处理。包括图像中彩色像素的取代， 色彩的阀值图像操作模块（Operators）。包括图像的加减乘除
第5-6章simulink仿真基础知识及应用精品PPT课件
第五章 SIMULINK仿真基础知识
在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不 借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统 的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不 借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统 的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析和仿真。 因此，熟悉掌握SIMULINK对于从事自动控制方面、信息 处理、金融财务等领域的分析、仿真和设计的工作来说是 非常重要的。
此模块用于非线性系统的频谱分析。模块产生标量或矢量 输出。
Transfer Fcn—分子分母形式的传递函数
传递函数是频域下常用来描述线性微分方程的一种方法，
通过引入laplace变换可以将原来的线性微分方程在零初
始条件下变化为‘代数’的形式，从而以多项式的比值形
式描述系统。传递函数的形式：
G(s)
num(s) den(s)
复制
按住鼠标右键拖住不放；或ctrl+c/v
第六章SIMULINK系统建模及仿真应用 6.1创建模型的步骤
•新建模型窗口 •将所需的模块方框图拖到模块窗口。 •设置模块参数系统仿真参数，并连接各个模块组成仿真 模型。 •连接各模块（最好按信号流动顺序连） •保存模型（保存为XXX.mdl文件） •开始系统仿真 •观察结果
功能 模型框图修改后的 一致化
打开库浏览器查窗 口
打开或隐藏模型资 源管理器
切换模型单双窗口 外形
显示当前子系统的 父系统
启动SIMULINK的 调试器
模型窗口的状态栏
Ready表示随时间可以开始仿真。100%表示编辑栏中模 型以100%比例显示。Ode45表示仿真所采用的积分算法 为Ode45。
模块的移动
按住shift拖动，是脱离连线的移动；不按shift拖动，会 与线保持连接状态移动。
改变模块效果
基于simulink的图像处理54页PPT
基于simulink的图像处理
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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恒润科技公司
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计算帧间运动
平移运动
计算目标位置在帧间的x，y偏移
旋转运动
计算目标位置在帧间的角度偏移
恒润科技公司
28
运动补偿
从视频帧中去掉运动影响 平移技术
2维插值
典型：最近邻域、双线性、双三次 需要乘法和加法运算 一般来说比运动估计计算量少
/
恒润科技公司
40
其他DSP目标
•Real-Time Workshop •RTW Embedded Coder
C代码
C编译器 IDE (Integrated Design Environment)
特定板卡 编译、链接、加载
特定外设的 软件驱动
12
Video & Image Precessing Blockset（二）
matlab工作区输入/导出 视频/图像 方便的静态帧的I/O 视频文件的I/O
从AVI文件中每次一帧 通用的，跨平台的
视频显示模块
恒润科技公司
13
Video & Image Precessing Blockset（三）
旋转 边缘检测 时空分割 视频稳定性（跟踪） 视频压缩 模式匹配 目标检测与计数
恒润科技公司
21
例一：边缘检测
特征提取 分割
时间 空间
>>vipedge_win32
恒润科技公司
22
例一：边缘检测
导入视频文件
方便显示视频
嵌入式系统设计优化 Double, single, fixed-point
嵌入式 算法 系统 组件 系统建模 仿真 分割
代码 代码 生成 生成 嵌入式 嵌入式 软件 软件
嵌入式硬件 嵌入式硬件 LSP LSP平台 平台
研究开发 •MATLAB •Image Processing Toolbox •Signal Processing Toolbox •Fixed-Point Tlbx
36
Simulink模型硬件实现
Real-Time Workshop Real-Time Workshop Embedded Coder DSP TI Embedded Target for TI C6000 DSP ¾ Embedded Target for TI C2000 DSP AD DSP ¾ SDL DSPdeveloper Motorola ¾ Embedded Target for Motorola MPC555 ¾ Embedded Target for Motorola HC12
11
恒润科技公司
Video & Image Precessing Blockset（一）
视频处理专用的52个模块 支持所有数据类型
浮点型
双精度与单精度 整型运算（uint8，int16，etc） 定点运算（可调的） ¾ 支持符号和无符号
定点型
恒润科技公司
自动产生C代码 从视频和图像处理模型产生 C代码
建立算法和系统的快速原形 在目标硬件上进行测试和验 证 方便将仿真移植到不同的目 标处理器
恒润科技公司
19
基于Simulink的 视频设计例子
恒润科技公司
Matlab例子：
针对ADI DSP的快速原型和自动代码生成
支持Analog Devices公司的 Blackfin™, TigerSHARC®, 和SHARC® 系列处理器 快速原型和实时DSP软件的 开发 支持Analog Devices的C组 件技术，简化代码的交流和 可重用
MathWorks Connections Partner
恒润科技公司
23
例二：视频运动稳定性
跟踪并去掉视频序列 里的运动因素
视频录像文件 实时视频流
恒润科技公司
24
例二：视频运动稳定性
运动平稳的步骤：
从模板估计目标位置 计算帧间移动 运动补偿 更新匹配模板
恒润科技公司
几何变换
旋转、变换、大小调整、裁剪 提供不同级别的“插值质量”
恒润科技公司
15
基本算法模块（二）
边缘检测（边缘算子Sobel、Prewitt、 Roberts）
形态学运算
ห้องสมุดไป่ตู้
腐蚀、膨胀、开运算、关运算
恒润科技公司
16
基本算法模块（三）
汽车
防撞系统 驾驶员提醒系统
恒润科技公司
5
视频及图像处理的广泛应用
生物测量学
安全识别 虹膜扫描 指纹提取、识别
恒润科技公司
6
视频及图像处理的广泛应用
消费电子
数字照相机 视频处理机 彩色打印机
恒润科技公司
分析和增强
边缘检测 中值滤波 运动矢量估计 字幕，覆盖，画中画 色彩空间变换（RGB，YCbCr，等） 色度重新采样（ 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, 等 ）
图像、图形叠加
变换
恒润科技公司
17
Fixed-Point和Integer 建模
7
视频及图像信号的特点
视频：高带宽信号
高维数（分辨率） 色彩（单色、彩色） 典型速率：30－60帧/秒
大运算量处理 DSP和FPGA：实现实 时视频处理
恒润科技公司
8
系统设计所面临的挑战
极大的运算量需求 嵌入式系统资源限制
实时性要求 DSP, FPGA
运动补偿
模板跟踪
运动估计
恒润科技公司
31
使用Simulink进行视频仿真
SAD 算法
恒润科技公司
32
视频稳定性：优化
旋转补偿 自适应区域搜寻
预测运动区域最小尺寸 使用数据自适应预测（Kalman滤波） 复位全部位置估计 减少累计误差
避免有限字长效用造成不准确 结果 内嵌工具实现有限字长效用的 定标和建模 变换参数仿真取整、溢出等效 果
*需要Simulink Fixed-Point支持 integer 和 fixed point 数据类型
恒润科技公司
18
Real-Time Workshop 和RTW Embedded Coder
多媒体文件的I/O模块
支持现在所有的Windows多媒体格式
AVI, WMV, MPEG, JPEG, ASF, MP3, etc
支持音频、视频和音视频组合模式
视频显示模块
Win32平台特有的显示效率
恒润科技公司
14
基本算法模块（一）
基本处理
PAD、ACF、统计、域值 块处理 2维滤波，2维变换
基于Simulink的视频与图像处理 算法的快速实现
恒润科技
徐正高 zhgxu@
恒润科技公司
主要内容
视频和图像系统设计
基于模型的设计 视频和图像处理模块（VIP Blockset） 边缘检测 运动稳定性 面向可编程DSPs 面向FPGA
基于Simulink的视频设计例子
自动代码生成
减少编写代码的错误
与设计同步的测 试
较早发现错误
恒润科技公司
10
视频和图像处理流程
研究开发
图像采集 和输入 数据分析 和 可视化 算法 设计 数学 建模
系统设计
Environment effects
实现和测试
快速 快速 原形 原形 验证 验证 硬件在回路 硬件在回路 测试 测试
开发板: TI C6701 EVM, 6711 DSK, 6713 DSK, C6416DSK, DM642 EVM DSPs: TI DM64x, C64x, C62x, and C67x families
快速原型
支持
恒润科技公司
39
SDL的DSPdeveloper
周期性恢复机制
恒润科技公司
33
在Simulink里的视频稳定性模型
Live Simulink Demo
>>vipstabilize.mdl
恒润科技公司
34
自动代码生成
恒润科技公司
实时实现的途径
恒润科技公司
恒润科技公司
38
Embedded Target for TI C6000 DSP
产生产品级代码
专用处理器，优化代码 Simulink 模块和优化库(FIR, FFT, …)
工程自动化
自动产生整个工程 CCS、编译器、连接器的API函数 特定目标和集成环境 Simulink硬件模块，支持设备驱动 (ADC, DAC, RTDX, 子卡)
增加功能、性能的考虑
为目标处理器设计
最终产品的价格、功耗、性能、尺寸
测试和验证
恒润科技公司
9
基于模型设计的优势
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计算帧间运动
平移运动
计算目标位置在帧间的x，y偏移
旋转运动
计算目标位置在帧间的角度偏移
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运动补偿
从视频帧中去掉运动影响 平移技术
2维插值
典型：最近邻域、双线性、双三次 需要乘法和加法运算 一般来说比运动估计计算量少
/
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40
其他DSP目标
•Real-Time Workshop •RTW Embedded Coder
C代码
C编译器 IDE (Integrated Design Environment)
特定板卡 编译、链接、加载
特定外设的 软件驱动
12
Video & Image Precessing Blockset（二）
matlab工作区输入/导出 视频/图像 方便的静态帧的I/O 视频文件的I/O
从AVI文件中每次一帧 通用的，跨平台的
视频显示模块
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13
Video & Image Precessing Blockset（三）
旋转 边缘检测 时空分割 视频稳定性（跟踪） 视频压缩 模式匹配 目标检测与计数
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例一：边缘检测
特征提取 分割
时间 空间
>>vipedge_win32
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22
例一：边缘检测
导入视频文件
方便显示视频
嵌入式系统设计优化 Double, single, fixed-point
嵌入式 算法 系统 组件 系统建模 仿真 分割
代码 代码 生成 生成 嵌入式 嵌入式 软件 软件
嵌入式硬件 嵌入式硬件 LSP LSP平台 平台
研究开发 •MATLAB •Image Processing Toolbox •Signal Processing Toolbox •Fixed-Point Tlbx
36
Simulink模型硬件实现
Real-Time Workshop Real-Time Workshop Embedded Coder DSP TI Embedded Target for TI C6000 DSP ¾ Embedded Target for TI C2000 DSP AD DSP ¾ SDL DSPdeveloper Motorola ¾ Embedded Target for Motorola MPC555 ¾ Embedded Target for Motorola HC12
11
恒润科技公司
Video & Image Precessing Blockset（一）
视频处理专用的52个模块 支持所有数据类型
浮点型
双精度与单精度 整型运算（uint8，int16，etc） 定点运算（可调的） ¾ 支持符号和无符号
定点型
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自动产生C代码 从视频和图像处理模型产生 C代码
建立算法和系统的快速原形 在目标硬件上进行测试和验 证 方便将仿真移植到不同的目 标处理器
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基于Simulink的 视频设计例子
恒润科技公司
Matlab例子：
针对ADI DSP的快速原型和自动代码生成
支持Analog Devices公司的 Blackfin™, TigerSHARC®, 和SHARC® 系列处理器 快速原型和实时DSP软件的 开发 支持Analog Devices的C组 件技术，简化代码的交流和 可重用
MathWorks Connections Partner
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例二：视频运动稳定性
跟踪并去掉视频序列 里的运动因素
视频录像文件 实时视频流
恒润科技公司
24
例二：视频运动稳定性
运动平稳的步骤：
从模板估计目标位置 计算帧间移动 运动补偿 更新匹配模板
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几何变换
旋转、变换、大小调整、裁剪 提供不同级别的“插值质量”
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基本算法模块（二）
边缘检测（边缘算子Sobel、Prewitt、 Roberts）
形态学运算
ห้องสมุดไป่ตู้
腐蚀、膨胀、开运算、关运算
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基本算法模块（三）
汽车
防撞系统 驾驶员提醒系统
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视频及图像处理的广泛应用
生物测量学
安全识别 虹膜扫描 指纹提取、识别
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视频及图像处理的广泛应用
消费电子
数字照相机 视频处理机 彩色打印机
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分析和增强
边缘检测 中值滤波 运动矢量估计 字幕，覆盖，画中画 色彩空间变换（RGB，YCbCr，等） 色度重新采样（ 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, 等 ）
图像、图形叠加
变换
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Fixed-Point和Integer 建模
7
视频及图像信号的特点
视频：高带宽信号
高维数（分辨率） 色彩（单色、彩色） 典型速率：30－60帧/秒
大运算量处理 DSP和FPGA：实现实 时视频处理
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系统设计所面临的挑战
极大的运算量需求 嵌入式系统资源限制
实时性要求 DSP, FPGA
运动补偿
模板跟踪
运动估计
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使用Simulink进行视频仿真
SAD 算法
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视频稳定性：优化
旋转补偿 自适应区域搜寻
预测运动区域最小尺寸 使用数据自适应预测（Kalman滤波） 复位全部位置估计 减少累计误差
避免有限字长效用造成不准确 结果 内嵌工具实现有限字长效用的 定标和建模 变换参数仿真取整、溢出等效 果
*需要Simulink Fixed-Point支持 integer 和 fixed point 数据类型
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Real-Time Workshop 和RTW Embedded Coder
多媒体文件的I/O模块
支持现在所有的Windows多媒体格式
AVI, WMV, MPEG, JPEG, ASF, MP3, etc
支持音频、视频和音视频组合模式
视频显示模块
Win32平台特有的显示效率
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基本算法模块（一）
基本处理
PAD、ACF、统计、域值 块处理 2维滤波，2维变换
基于Simulink的视频与图像处理 算法的快速实现
恒润科技
徐正高 zhgxu@
恒润科技公司
主要内容
视频和图像系统设计
基于模型的设计 视频和图像处理模块（VIP Blockset） 边缘检测 运动稳定性 面向可编程DSPs 面向FPGA
基于Simulink的视频设计例子
自动代码生成
减少编写代码的错误
与设计同步的测 试
较早发现错误
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视频和图像处理流程
研究开发
图像采集 和输入 数据分析 和 可视化 算法 设计 数学 建模
系统设计
Environment effects
实现和测试
快速 快速 原形 原形 验证 验证 硬件在回路 硬件在回路 测试 测试
开发板: TI C6701 EVM, 6711 DSK, 6713 DSK, C6416DSK, DM642 EVM DSPs: TI DM64x, C64x, C62x, and C67x families
快速原型
支持
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SDL的DSPdeveloper
周期性恢复机制
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在Simulink里的视频稳定性模型
Live Simulink Demo
>>vipstabilize.mdl
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自动代码生成
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实时实现的途径
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Embedded Target for TI C6000 DSP
产生产品级代码
专用处理器，优化代码 Simulink 模块和优化库(FIR, FFT, …)
工程自动化
自动产生整个工程 CCS、编译器、连接器的API函数 特定目标和集成环境 Simulink硬件模块，支持设备驱动 (ADC, DAC, RTDX, 子卡)
增加功能、性能的考虑
为目标处理器设计
最终产品的价格、功耗、性能、尺寸
测试和验证
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基于模型设计的优势