一、实验目的

学习直方图统计的原理，掌握图像的读取方法，并实现灰度图像的直方图统计结果。

二、实验原理

灰度直方图

灰度直方图是关于灰度级分布的函数，是对图像中灰度级分布的统计。它是将数字图像中的所有像素，按照灰度值的大小，统计其出现的频率。因此灰度直方图是灰度

级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图像中某种灰度出现的频率。

直方图是用来整理计量值的观测数据，分析其分布状态的统计方法，用于对总体的分布特征进行推断。直方图的作用如下：

（1）检验数据分布的类型，分析数据是否服从正态分布，判断数据有无异常；

（2）与产品规格界限做比较，可直观地判断分布中心是否偏离规格中心，以确定是否需要调整并求出其调整量；还可判断数据分布的散差（分布范围）是否满足规格范围的要求，以确定是否采取缩小散差的技术性措施；

（3）用于进行过程能力调查和不合格品率估计；

（4）客观地反映操作者的技术水平和主观努力程度。

从概率的观点来理解，灰度出现的频率可看作其出现的概率，这样直方图就对应于概率密度函数pdf(probability density function)，而概率分布函数就是直方图的累积和，即概率密度函数的积分。也可以直接从代表每种灰度的象素数目的直方图来观察。

灰度直方图的计算是很简单的，依据定义，若图象具有L（通常 L=256,即 8 位灰度级）

级灰度，则大小为MxN 的灰度图象 f(x,y)的灰度直方图 hist[0…L-1]可用如下计算获得：

（1）初始化 hist[k]=0 ; k=0,…,L-1

（2）统计 hist[f(x,y)]++ ; x, y =0,…,M-1, 0,…,N-1

（3）标准化 hist[f(x,y)]/=M*N

程序设计

程序流程设计中首先要读取工程目录下的BMP图像，接着进行直方图统计，最后保存统计结果。

视频分析与视觉库

VLIB 是一个TI 的软件库，可加速视频分析开发并将性能提高多达 10 倍。VLIB 是针对 C6x DSP 内核优化的可扩展库。包括的40 多个内核的集合可以实现背景建模与减法、对象特征提取、追踪与识别和低级像素处理。

包括适用于C64x+、C674x 和 C66x 处理器的 Windows 和 Linux 安装可执行文件。每个可执行文件安装一个组件包存储库、一个文档目录、一个 Eclipse 插件目录和一个扩展的组件目录结构，其中包含组件库、头文件和测试示例。

TMS320C6748处理器使用的是vlib_c674x_3_3_2_0。

本实验中的直方图统计算法是基于TI提供的视频分析与视觉库完成的。 VLIB 包含可以实现背景建模与减法、对象特征提取、追踪与识别和低级像素处理的40多个内核。 调用这些例程可加速视频分析开发并将性能提高多达 10 倍。实验中使用的是vlib_c674x_3_3_2_0。

将VLIB安装到CCS5.5 的安装路径，安装完成后会有相应的文件夹出现。源码所在路径：\vlib_c674x_3_3_2_0\packages\ti\vlib\src

实验源码

初始化缓存

使用 VLIB 的库来为直方图计算进行缓存初始化。使用时，直接调用“VLIB_histogram_1D_Init_U8.h”文件 即可。

API 接口

VLIB_histogram_1D_Init_U8(const uint8_t *restrict binEdges,const int32_t numBins,

uint8_t *restrict histArray);

程序使用 VLIB 的库来进行灰度直方图统计前的缓存初始化，调用的程序源码和使用说明可以安装VLIB后查看。调用的初始化函数中，第一个参数是直方图的边界值，第二个参数是直方图的区间数。第三个参数是内部使用的缓冲器。

直方图计算

使用 VLIB 的库来从 8 位无符号整数数组计算直方图。使用时，直接调用“VLIB_histogram_1D_U8.h”文件 即可。

API 接口

VLIB_histogram_1D_U8(const uint8_t *restrict X, const int32_t numX,const int32_t numBins,const uint16_t binWeight,const uint8_t *restrict histArray,uint16_t *restrict H1,uint16_t *restrict H2,uint16_t *restrict H3,uint16_t *restrict H);

程序使用 VLIB 的库来进行灰度直方图统计，调用的程序源码和使用说明可以安装VLIB后查看。调用的直方图统计函数中，第一个参数是输入图像的数组，第二个参数是输入图像数组的元素个数。第三个参数是直方图的区间数。第四个参数是直方图中该区域的像素增量。第五个参数是指向内部使用的缓冲器。第六~第八个参数是指向内部使用的数组。第九个参数是用来保存直方图计算结果的数组。

三、操作现象

本实验所需硬件为实验板、仿真器和电源。

硬件连接

（1）连接仿真器和电脑的USB接口，

（2）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

软件操作

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程，生成可执行文件

将CCS连接实验箱并加载程序

程序加载完成后点击运行程序

运行程序后，CCS的Console窗口会打印相关信息。

稍等片刻后，处理完成，程序执行完成后会在断点处停下。

可以通过CCS 的图像显示窗口查看原始灰度图像。

点击工具，选择图像分析工具。在弹出的Image 窗口中右击鼠标，在弹出的菜单栏中选择"Import Properties"，选择工程目录下的HIST.txt 配置文件，选择后等待图片加载，加载完成后显示原图片。

1. txt 配置文件是提前配置好的图像属性，在 Properties 属性可看到 HIST.txt 文件的设置参数。

点击CCS 菜单"Tools->Graph->Single Time"，在弹出的界面中设置相关参数，可查看直方图计算的结果。

点击"Window->Show View->Expressions"，输入 H 变量，可观察 H 变量的数值。

实验结束后，点击红色按钮退出CCS与实验箱的连接，最后实验箱断电即可。