Imaginile digitale sunt deseori afectate de zgomote de diferite naturi. Unul din ele, foarte
des intalnit, este zgomotul impulsiv denumit si zgomot ,,sare si piper", care apare din cauza
erorilor generate de senzorii aparatelor foto, a locatiilor de memorie hardware defecte, sau din
cauza erorilor aparute pe canalele de comunicatie in timpul transmiterii imaginilor, afectand in
mod aleator o fractiune din numarul total de pixeli, lasand ceilalti pixeli nealterati.
Este important sa eliminam acest tip de zgomot din imagini inainte de a putea aplica alte
metode de procesare ulterioare cum ar fi detectia contururilor, recunoasterea obiectelor sau
segmentarea imaginilor , metoda folosita in comprimare. Pentru acest lucru vom folosi filtre de
tip median.
Aceste filtre au atras multa atentie in ultimele 2 decenii datorita simplitatii si capacitatii
lor de a pastra contururile. Principiul este foarte simplu, fiecare pixel din imagine este inlocuit in
noua imagine, considerata fara zgomot, cu valoarea mediana a pixelilor care-l inconjoara. Prin
valoarea mediana a unui sir intelegem valoarea m a elementului aflat pe pozitia n/2 a unui sir de
n elemente ordonat in mod crescator in functie de valorile elementelor sale. Programul prezentat
in aceasta lucrare implementeaza pentru inceput un filtru median cu dimensiunea ferestrei 3X3
(formand un sir de 9 pixeli, din care extragem valoarea mediana) aplicat fiecarui pixel din
imagine( inlocuindu-l cu valoarea mediana gasita). Totusi, deoarece acest tip de filtru median
clasic este aplicat uniform peste toata imaginea, odata cu pixelii eronati sunt modificati si pixelii
care nu prezinta zgomot, un lucru nedorit daca vrem sa pastram cat mai bine detaliile imaginii
originale. Pentru a evita acest lucru, vom folosi un alt tip de filtru de tip median prezentat in
aceasta lucrare ,,Filtru Median Progresiv" (PSMF - Progressive Switching Median Filter). Pentru
acest filtru, o schema de comutatie a fost introdusa, care implementeaza un algoritm de detectie a
pixelilor eronati inainte de filtrare , iar rezultatul acestei detectii este folosit pentru a lua decizia
daca este necesar sa modificam un pixel va fi sau nu. Daca imaginile sunt foarte corupte , un
numar mare de pixeli eronati pot avea pozitii alaturate formand, astfel, adevarate pete de zgomot.
In aceste cazuri impulsurile sunt greu de detectat si deci imposibil de eliminat in totalitate, in
plus eroarea se va propaga in regiunile vecine. Acest tip de filtru median progresiv a demonstrat
performante bune si in aceste cazuri. Avantajul acestei metode este ca acum si pixelii impulsivi
care se gasesc in interiorul unor pete de zgomot pot fi acum detectati si deci corectati, astfel sunt
obtinute rezultate mai bune in eliminarea zgomotului, mai ales in cazul imaginilor grav afectate
de zgomot.
Aceasta lucrare are ca scop prezentarea si implementarea acestor filtre pentru reducerea
si eliminarea zgomotului impulsiv din imaginile alb-negru in formatul Grayscale 8-bit si color in
formatul RGB-24 biti.
Filtrele prezentate se vor implementa folosind mediul de dezvoltare Visual DSP++ pentru
procesoare de semnal din famila Blackfin produse de Analog Devices, in limbaj de programare C
specific acestor procesoare. Pentru implementare s-a ales procesorul de semnal Blackfin 533 de
la Analog Devices, deoarece aceste procesoare prezenta performante ridicate si consum de putere
scazut in aplicatiile multimedia, in special in aplicatiile de procesare a imaginilor statice si video.
7
Se va defini prima data in aceasta lucrare conceptul de imagine digitala si scopul
domeniului procesarii imaginilor digitale. Se va prezenta un scurt istoric al progresului realizat in
acest domeniu. Dupa o clasificare a metodologiei dezvoltate in procesarea imaginilor digitale,
lucrarea se va axa pe latura de restaurare a imaginilor. Vom prezenta pe scurt diferite modele
matematice ale tipurilor de zgomot ce pot afecta o imagine digitala. Se va prezenta algoritmul
matematic folosit pentru implementarea acestor filtre, apoi se va prezenta arhitectura
procesoarelor Blackfin, cat si performantele lor, dupa care se va prezenta mediul de dezvoltare
VisualDSP++ folosit pentru implementarea filtrelor in limbaj C/C++. Se va descrie si se va
prezenta modul de utilizare al acestui mediu de dezvoltare si implementarea filtrelor in limbaj
C/C++ specific procesoarelor Blackfin, impreuna cu metodele de optimizare folosite pentru
obtinerea unor timpi de executie cat mai scazuti.
Vom face o comparatie din punct de vedere al performantelor in eliminarea zgomotului
si in refacerea cat mai multor detalii in imagine, intre filtrele de tip median implementate in
VisualDSP++.
Intr-un final vom trage concluzii cu privire la posibilitatea folosirii in timp real a
aplicatiei care implementeaza filtrele de tip median cu ajutorul procesorului Blackfin, indicand
dimensiunile maxime ale imaginilor pentru care s-ar putea face implementarea si imbunatatirile
ulterioare care pot fi facute pentru a creste performantele aplicatiei in acest sens.
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/RGB
[2] Rafael C. Gonzalez and Richard E. Woods Digital Image Processing, 2001
[2] David Zhang, IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS - II Analog and
Digital Signal Processing VOL. 46, NO.1/2000
[3] T. Sun and Y. Neuvo, "Detail - preserving median based filters in image processing" pg.
341-347
[4] Getting Started With Blackfin(R) Processors - Revision 4.0, November 2008*
[5] Blackfin Embedded Processor ADSP-BF53x Datasheet*
[6]
http://www.analog.com/static/importedfiles/online_training/Blackfin_Core_Architecture_Slides.
[7] VisualDSP++ 5.0. Linker and Utilities Manual*
[8]http://www.analog.com/static/importedfiles/online_training/Basics_of_Building_A_Blackfin_
Application_slides.pdf
[9] VisualDSP++ 5.0 Getting Started Guide*
[10] VisualDSP++ 5.0 User Guide*
[11] VisualDSP++ C/C++ Compiler and Library Manual for Blackfin Processors*
*http://www.analog.com/en/embedded-processingdsp/
blackfin/processors/manuals/resources/index.html
Analiza filtrelor de eliminare a zgomotului din imagini. Implementare cu procesor de semnal BLACKFIN
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.
