[發(fā)明專利]相關(guān)運算裝置和互相關(guān)函數(shù)運算脈動流水線無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201010000837.8 | 申請日: | 2010-01-19 |
| 公開(公告)號: | CN102129661A | 公開(公告)日: | 2011-07-20 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 樊志華;王春鴻;饒長輝;馬曉燠;鄭軼 | 申請(專利權(quán))人: | 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所 |
| 主分類號: | G06T1/20 | 分類號: | G06T1/20;G06F17/15 |
| 代理公司: | 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021 | 代理人: | 趙偉 |
| 地址: | 610209 *** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 相關(guān) 運算 裝置 互相 函數(shù) 脈動 流水線 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)中的圖像相關(guān)函數(shù)計算的高速實時實現(xiàn)技術(shù),更具體地,涉及一種基于FPGA器件的圖像互相關(guān)函數(shù)運算的脈動流水線技術(shù)。
背景技術(shù)
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域,涉及圖像相關(guān)函數(shù)計算的高速實時實現(xiàn)。在圖像處理中,很多重要的場合(如目標跟蹤與識別、圖像配準與融合等)都需要計算圖像的互相關(guān)函數(shù)。例如,在進行目標跟蹤時,需要將目標模板與實時圖像的各個區(qū)域進行比較,求取互相關(guān)函數(shù),從而確定目標在實時圖像中的位置。
參考圖像IR(i,j)和實時圖像IL(i,j)的互相關(guān)函數(shù)定義為:
其中參考圖像大小為M×M;而實時圖像大小為N×N,M≤N。
美國National?Solar?Observatory(NSO)配備的太陽自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)使用DSP計算互相關(guān)函數(shù),采用了多片DSP并行處理的方案來提高實時性。但是,上述方案加大了電路板設(shè)計的難度,增加了系統(tǒng)成本。
中國國家天文臺的空間太陽望遠鏡系統(tǒng)采用基于FPGA的相關(guān)跟蹤器,具體是根據(jù)維納-辛欽定理,在頻域計算互相關(guān)函數(shù),其分解公式如下:
rRL=IFFT[FFT(IR)·FFT*(IL)]
這一技術(shù)方案進一步利用了傅里葉變換的可分離性和快速算法,使運算量大大減小。然而,這種方法涉及快速傅里葉變換算法,控制信號復(fù)雜,開發(fā)成本高,尤其對小尺寸圖像,該方法對速度的提高效果并不顯著,性價比不高。
本發(fā)明充分利用了FPGA器件良好的并行性,通過乘積、累加、輸出的流水線處理,大大提高了相關(guān)運算的實時性,而且控制信號簡單,通過寄存器延遲向其他流水線傳遞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點,采用更優(yōu)方法,在FPGA器件內(nèi)以流水線的形式實現(xiàn)了互相關(guān)函數(shù)的計算,流水線運行頻率可高達470MHz,并使高度并行的互相關(guān)函數(shù)的計算成為可能。
根據(jù)本發(fā)明,提出了一種相關(guān)運算裝置,包括:乘積單元,用于對輸入的實時圖像數(shù)據(jù)和參考圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行乘法運算,并輸出得到的乘積結(jié)果;累加單元,用于對乘積單元得到的乘積結(jié)果進行累加,并輸出得到的累加結(jié)果;結(jié)果輸出單元,用于根據(jù)輸出使能信號,輸出得到的累加結(jié)果,其中乘積單元和累加單元由相同的工作使能信號控制,所述工作使能信號定義了乘積單元和累加單元的工作區(qū)間,結(jié)果輸出單元由輸出使能信號控制,所述輸出使能信號定義了結(jié)果輸出單元的工作區(qū)間。
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