一種基於多核dsp的高速並行圖像匹配方法
2023-05-08 22:03:36
專利名稱：一種基於多核dsp的高速並行圖像匹配方法
技術領域：
本發明屬於圖像匹配技術領域，具體涉及一種基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法。
背景技術：
圖像匹配技術是近年來迅速發展的圖像處理技術之一，它已經被廣泛地應用於遙感數據分析、計算機視覺、圖像處理等領域。圖像匹配就是從不同時間，不同傳感器或不同視點獲得的圖像的空間匹配和疊加.這些圖像經過必要的變換處理，使它們的空間位置、空間坐標達到匹配，疊加後獲得互補信息，增加信息量的過程。對於各種各樣的匹配定位方法，按其利用圖像信息的不同，一般可劃分為兩類，一·類是直接基於圖像灰度信息的匹配定位方法另一類是基於圖像特徵空間信息的匹配定位方法。基於特徵的圖像匹配首先提取圖像信息的特徵，然後以這些特徵為模型進行匹配。提取各類圖像中保持不變特徵，如點特徵(包括角點、高曲率點等)、直線段、邊緣、輪廓、閉合區域以及統計特徵不變量、重心等，作為兩幅圖像匹配的參考信息。經現有文獻的查閱，中國專利號CN200910241543. 1，名稱是一種基於特徵檢測的圖像匹配方法，其公開了一種利用基準圖像基於harris函數的特徵檢測算法和最鄰近匹配算法對測試圖像進行匹配。由於很少部分的圖像灰度信息被使用，所以這種方法對特徵提取和特徵匹配的錯誤更敏感，要求可靠地特徵提取和保持特徵的魯棒性和一致性。基於灰度的圖像匹配方法該類方法通常不需要圖像進行複雜的預處理，而是利用圖像本身具有灰度的一些統計特徵量來衡量圖像的相似程度，然後採用某種搜索方法，尋找使相似性度量最大或最小的變換模型的參數值。這些特性包括灰度相關性、灰度組合，頻域分析等。這種方法中由於和像素灰度值有密切關係，易受光照條件影響，且通常只能處理平移變換。但是其算法簡單，易於實現，可並行處理，可以用硬體算法提高運算速度。圖像匹配過程具有很大的運算量，並且運算量主要為大量重複進行的乘法和加法運算，中國專利號200710176506. 8，名稱是一種基於DSP的並行計算裝置及系統，公開了一種採用DSP作為並行運算核心，解決並行計算設備的高成本，高佔地面積，高功耗的問題。但傳統的單核DSP本身具有運算低，硬體結構不可重構，開發升級周期長等不可移植等的缺點。美國專利文獻號 2002/0056030A1,名稱為shared program memry for use inmulticore DSP devices,提出了包含共享式的程序存儲器的多核DSP能減少功耗開銷。中國專利號102073481. A，名稱為多核DSP可重構專用集成電路系統。公開了一種多核DSP可重構專用集成電路系統，以DSP多核陣列為核心，實現了靈活，高效的大規模運算。但是這些專利卻未嘗試把該方法運用到數字圖像處理中。
發明內容
為了克服目前在圖像匹配中存在大量重複的乘法運算，需要消耗大量的運算時間的問題，本發明提供了一種基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，以實現高速的並行圖像匹配。一種基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，採用多核DSP執行以下步驟首次粗匹配步驟分別在原始待匹配圖像和模板圖像中，每隔dl個像素提取一個像素，得到第一粗匹配區域和第一粗匹配模板；採用第一粗匹配模板在第一粗匹配區域內逐像素點遍歷，計算第一粗匹配模板與其在遍歷像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取相關係數值最大者對應的遍歷像素點為第一匹配點；在第一粗匹配區域內，以第一匹配點作為基準點確定相關係數值呈逐漸變大趨勢的方位；再次粗匹配步驟在原始待匹配圖像中，以第一匹配點為基準點，沿在首次粗匹配步驟中確定的相關係數呈逐漸變大趨勢的方位，提取三個像素點，該三個像素點與第一匹配點一起構成邊長為2像素的正方形四角點；計算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第一匹配點以及對應提取的三個像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取其中相關係數值最大者對應的像素點為第二匹配點；精匹配步驟在原始待匹配圖像中，以第二匹配點為基準點，在第一匹配點以及提取的三個像素點構成的區域內，選取三個像素點，該三個像素點與第二匹配點一起構成邊長為I像素的正方形四角點；計算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第二匹配點以及對應提取的三個像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取其中相關係數值最大者對應的像素點為最佳匹配點；上述三匹配步驟中相關係數值的計算量均分到多核DSP的各核中進行處理。所述相關係數值的計算方法為
權利要求
1.一種基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，採用多核DSP執行以下步驟 首次粗匹配步驟分別在原始待匹配圖像和模板圖像中，每隔dl個像素提取一個像素，得到第一粗匹配區域和第一粗匹配模板；採用第一粗匹配模板在第一粗匹配區域內逐像素點遍歷，計算第一粗匹配模板與其在遍歷像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取相關係數值最大者對應的遍歷像素點為第一匹配點；在第一粗匹配區域內，以第一匹配點作為基準點確定相關係數值呈逐漸變大趨勢的方位； 再次粗匹配步驟在原始待匹配圖像中，以第一匹配點為基準點，沿在首次粗匹配步驟中確定的相關係數呈逐漸變大趨勢的方位，提取三個像素點，該三個像素點與第一匹配點一起構成邊長為2像素的正方形四角點；計算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第一匹配點以及對應提取的三個像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取其中相關係數值最大者對應的像素點為第二匹配點； 精匹配步驟在原始待匹配圖像中，以第二匹配點為基準點，在第一匹配點以及提取的三個像素點構成的區域內，選取三個像素點，該三個像素點與第二匹配點一起構成邊長為I像素的正方形四角點；計算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第二匹配點以及對應提取的三個像素點處覆蓋的搜索子圖之間的相關係數值，選取其中相關係數值最大者對應的像素點為最佳匹配點； 上述三匹配步驟中相關係數值的計算量均分到多核DSP的各核中進行處理。
2.根據權利要求I所述的基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，其特徵在於，所述相關係數值的計算方法為 其中，f為模板圖像t與搜索子圖Sm』n的相關係數值，Pt (r)是模板圖像t的圓投影向量，& (,)是搜索子圖sm』n的圓投影向量，K是模板圖像t的圓投影均值向量，是搜索子圖sm』n的圓投影均值向量，模板圖像t與搜索子圖sm』n的相似係數的取值範圍為
，Rt和Rs分別為模板圖像和搜索子圖最大的內切圓的半徑。
3.根據權利要求I或2所述的基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，其特徵在於，所述2≤dl≤6。
全文摘要
本發明公開了一種基於多核DSP的高速並行圖像匹配方法，採用三層金字塔結構的匹配優化算法，包括首次粗匹配、再次粗匹配和精匹配三步驟；首次粗匹配通過局部區域逐像素點遍歷得到較佳匹配點，再次粗匹配從首次粗匹配得到的較佳匹配點及其臨近的三個像素點中選出較佳匹配點，精匹配從二次粗匹配得到的較佳匹配點及其相鄰三個像素點中選出最佳匹配點；在每一匹配步驟中，採用基於圖像圓投影向量的匹配方法，其計算量均分到多核DSP的各核中進行處理。本發明選用易於硬體實現的基於圖像的圓投影向量的匹配方法，同時在硬體實現上，結合多核DSP處理器低功耗與低成本的雙重優勢，實現高速的並行圖像匹配。
文檔編號G06T7/00GK102968785SQ20121039887
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者張旭明, 郭富民, 張明, 李旭, 丁明躍, 熊有倫, 尹周平, 王瑜輝 申請人:華中科技大學