[發明專利]一種用于圖像特征查找的遍歷方法

無效

• 申請號: 201110047022.X
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN102117326A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 姜小波;周德祥;葉德盛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06T1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及圖像特征查找技術領域，具體涉及用于圖像特征查找的遍歷方法。

背景技術

隨著對人機交互需求的增加，人們對人機交互系統提出了越來越高的要求。其中一個非常重要的指標就是系統的分辨率。但人機交互其固有特點是數據處理量大，并且實時性要求高。這就是阻礙其走向高分辨率系統應用的一大瓶頸。

人機交互領域用到了大量的模式識別方法。但兩者最大的不同在于——模式識別給定一幅圖（如大小為20*20），再去識別這幅圖是否所需要找的目標（如人臉）；而人機交互給定一幅圖（如大小為640*480），再去識別這幅圖中的什么位置上是否有所需要找的目標（如大小為20*20的人臉）。因此，與模式識別相比，人機交互多出了一個在整幅圖像遍歷查找的過程。

對特定目標（如人臉）進行查找需要用到特征。特征一般由多個像素點作和組成，并且不同的特征其所包含的像素點數不同。因此計算每個特征需要的運算數量和運算時間也是不同的，這不利于硬件的實現。所以現在一般均采用基于積分圖計算特征的方法。積分圖中每一個點的值為其左上所有點的灰度值之和。因此在計算每一個特征時，僅僅需要用其4個端點的積分值進行2次加法運算和1次減法運算即可。這樣既降低了運算復雜度又保證了每次的運算時間。

人機交互因其數據處理量大，并且實時性要求高的特點成為其應用于通用處理的一大瓶頸。最近幾年，世界各地也開始了一些把人機交互處理做到FPGA或ASIC上的嘗試。考慮到運算復雜度、運算速度、功耗等因素，現今主流的做法均采用基于積分圖的特征查找和遍歷。其中，有3種典型的方法。第一種方法，把整幅圖像的積分圖存儲到寄存器（寄存器）中。第二種方法，把積分圖按行或者按列存儲到RAM中。第三種方法，在RAM與寄存器之間加入特定數量的行buffer（如圖像為640*480，檢測目標的大小為20*20，則加入（20+步進）個長度為640的行buffer），數據先從RAM到buffer，再最后到達寄存器（參見Proposed?FPGA?Hardware?Architecture?for?High?Frame?Rate?(>100fps)?Face?Detection?Using?Feature?Cascade?Classifiers?——?Hung-Chih?Lai,?Marios?Savvides,?Tsuhan?Chen?Department?of?Electrical?and?Computer?Engineering?Carnegie?Mellon?University；FPGA-Based?Face?Detection?System?Using?Haar?Classifiers?——?Junguk?Cho,?Shahnam?Mirzaei,?Jason?Oberg,?Ryan?Kastner?Department?of?Computer?Science?and?Engineering?University?of?California）。

不管采用以上的哪一種設計，在實際應用當中都會存在制約。第一種方法，其所需用到的寄存器數目很多，只能用于整幅圖像比較小的情況。第二種方法，提取特征的速度太慢將拖慢整個系統的速度。方法三雖然對前面兩種方法進行了折中處理，但卻額外消耗了很多的buffer資源。現階段基于積分圖的特征查找和遍歷最大的難點在于：怎么用盡可能少的硬件資源進行盡可能快的特征提取。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種占用資源小的用于圖像特征查找的遍歷方法，能使圖像特征查找和遍歷在速度和資源這兩者上達到很好的折中，具體技術方案如下。