一種紅外圖像9/7小波變換硬體加速電路的製造方法與工藝

2023-07-12 21:21:22

本發明涉及一種紅外圖像9/7小波變換硬體加速方法及電路，屬於專用算法硬體電路設計領域。

背景技術：
基於圖像匹配的信息處理技術在新一代航天型號中開始大量應用。為提高匹配精度，目前圖像處理採用的是像素級匹配方法，這種方法匹配精度高但是運算量比較大。對於航天應用來說，一般目前要求在20ms以內完成全部算法的處理，對於信息處理的實時性要求也非常高。要加快運算速度，就要減少像素位置和每個像素處的計算量。而小波變換作為一種多解析度分析方法，能夠對信號進行不同尺度的分解，從而獲得目標圖像不同層次的像素細節信息。利用小波變換的多解析度特性，根據圖像特點將圖像進行多層分解，形成金字塔式圖像數據。首先在分解後的小波圖像全局進行匹配，然後在信息更為豐富較高層次小波圖或者原圖進行局部匹配，能夠極大地提高處理效率。

技術實現要素：
本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種紅外圖像9/7小波變換硬體加速電路。本發明的技術解決方案是：一種紅外圖像9/7小波變換硬體加速電路，包括讀數據控制模塊、小波計算電路和寫數據控制模塊；讀數據控制模塊首先從圖像RAM中按預設的順序讀取原始紅外圖像的像素值，並啟動小波計算電路，小波計算電路從初始q位置開始讀取九個像素值，每讀取九個像素值，令q的取值等於q+2，啟動小波計算電路重新從q位置讀取九個像素值，直至按當前預設順序全部讀完；小波計算電路從讀數據控制模塊中讀取頭九個像素值，並進行小波變換，得到小波變換結果；寫數據控制模塊將小波計算電路得到的小波變換結果按照轉置後的位置存儲在臨時RAM中；讀數據控制模塊然後從臨時RAM中按照相同的順序讀取像素值，並啟動小波計算電路，小波計算電路從初始q位置開始讀取九個像素值，每讀取九個像素值，令q的取值等於q+2，啟動小波計算電路重新從q位置讀取九個像素值，直至臨時RAM中像素值全部讀完；小波計算電路從讀數據控制模塊中讀取頭九個像素值，並進行小波變換，得到小波變換結果；寫數據控制模塊將小波計算電路得到的小波變換結果按照轉置後的位置存儲在圖像RAM中。所述的讀數據控制模塊包括移位寄存器、算法狀態機和讀地址生成單元；啟動算法狀態機，算法狀態機從第一個像素開始，按照預設的行或者列順序將像素坐標輸入至讀地址生成單元，算法狀態機每輸出一個像素坐標就判斷移位寄存器是否存儲滿；若未滿，則按照預設的行或者列順序繼續輸出，否則停止輸出；讀地址生成單元依次將接收的像素坐標轉換成圖像RAM中的存儲地址，並將該地址依次發送至圖像RAM；圖像RAM按照接收的地址將每行或者列的起始圖像像素從移位寄存器的第五個像素位置開始存儲，同時對移位寄存器的頭四個像素位置設置初值，存儲至該行或者列的最後一個圖像像素時，繼續在移位寄存器中向後設置四個像素位置的初值；算法狀態機啟動小波計算電路，小波計算電路從移位寄存器讀取前九個像素位置的像素值；每次小波計算電路讀完九個像素，算法狀態機重新啟動小波計算電路，移位寄存器將第p個像素位置的像素值移動兩個位置到第p-2個像素位置；所述p≥3。所述的小波計算電路包括5個乘法器和8個加法器；小波計算電路從移位寄存器讀出九個像素值依次分別記為A0-A8；除中間像素值A4外，濾波係數相同的兩個像素值先通過加法器相加，然後通過乘法器與濾波係數相乘，A4通過一個乘法器乘以相應的濾波係數；共得到五組相乘後的結果，將五組結果通過四個加法器相加得到小波變換結果。所述的寫數據控制模塊將小波計算電路得到的小波變換結果存儲在臨時RAM中，當按照行進行讀取時，存儲的地址為x/2×n+y；其中(x,y)為當前小波變換結果計算中第五個像素在原始紅外圖像中的坐標；n為原始紅外圖...