[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多核DSP的高速并行圖像匹配方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210398873.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102968785A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭明;郭富民;張明;李旭;丁明躍;熊有倫;尹周平;王瑜輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T1/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像匹配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多核DSP的高速并行圖像匹配方法。

背景技術(shù)

圖像匹配技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的圖像處理技術(shù)之一，它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于遙感數(shù)據(jù)分析、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理等領(lǐng)域。圖像匹配就是從不同時(shí)間,不同傳感器或不同視點(diǎn)獲得的圖像的空間匹配和疊加.這些圖像經(jīng)過(guò)必要的變換處理,使它們的空間位置、空間坐標(biāo)達(dá)到匹配，疊加后獲得互補(bǔ)信息,增加信息量的過(guò)程。

對(duì)于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(lèi)，一類(lèi)是直接基于圖像灰度信息的匹配定位方法:另一類(lèi)是基于圖像特征空間信息的匹配定位方法。

基于特征的圖像匹配首先提取圖像信息的特征，然后以這些特征為模型進(jìn)行匹配。提取各類(lèi)圖像中保持不變特征，如點(diǎn)特征(包括角點(diǎn)、高曲率點(diǎn)等)、直線段、邊緣、輪廓、閉合區(qū)域以及統(tǒng)計(jì)特征不變量、重心等，作為兩幅圖像匹配的參考信息。經(jīng)現(xiàn)有文獻(xiàn)的查閱，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN200910241543.1，名稱(chēng)是一種基于特征檢測(cè)的圖像匹配方法，其公開(kāi)了一種利用基準(zhǔn)圖像基于harris函數(shù)的特征檢測(cè)算法和最鄰近匹配算法對(duì)測(cè)試圖像進(jìn)行匹配。由于很少部分的圖像灰度信息被使用，所以這種方法對(duì)特征提取和特征匹配的錯(cuò)誤更敏感，要求可靠地特征提取和保持特征的魯棒性和一致性。

基于灰度的圖像匹配方法：該類(lèi)方法通常不需要圖像進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，而是利用圖像本身具有灰度的一些統(tǒng)計(jì)特征量來(lái)衡量圖像的相似程度，然后采用某種搜索方法，尋找使相似性度量最大或最小的變換模型的參數(shù)值。這些特性包括：灰度相關(guān)性、灰度組合，頻域分析等。這種方法中由于和像素灰度值有密切關(guān)系，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(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可并行處理，可以用硬件算法提高運(yùn)算速度。

圖像匹配過(guò)程具有很大的運(yùn)算量，并且運(yùn)算量主要為大量重復(fù)進(jìn)行的乘法和加法運(yùn)算，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：200710176506.8，名稱(chēng)是一種基于DSP的并行計(jì)算裝置及系統(tǒng)，公開(kāi)了一種采用DSP作為并行運(yùn)算核心，解決并行計(jì)算設(shè)備的高成本，高占地面積，高功耗的問(wèn)題。但傳統(tǒng)的單核DSP本身具有運(yùn)算低，硬件結(jié)構(gòu)不可重構(gòu)，開(kāi)發(fā)升級(jí)周期長(zhǎng)等不可移植等的缺點(diǎn)。美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)2002/0056030A1，名稱(chēng)為：shared?program?memry?for?use?in?multicore?DSP?devices,提出了包含共享式的程序存儲(chǔ)器的多核DSP能減少功耗開(kāi)銷(xiāo)。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：102073481.A，名稱(chēng)為：多核DSP可重構(gòu)專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)。公開(kāi)了一種多核DSP可重構(gòu)專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)，以DSP多核陣列為核心，實(shí)現(xiàn)了靈活，高效的大規(guī)模運(yùn)算。但是這些專(zhuān)利卻未嘗試把該方法運(yùn)用到數(shù)字圖像處理中。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前在圖像匹配中存在大量重復(fù)的乘法運(yùn)算，需要消耗大量的運(yùn)算時(shí)間的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多核DSP的高速并行圖像匹配方法，以實(shí)現(xiàn)高速的并行圖像匹配。

一種基于多核DSP的高速并行圖像匹配方法，采用多核DSP執(zhí)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d1個(gè)像素提取一個(gè)像素，得到第一粗匹配區(qū)域和第一粗匹配模板；采用第一粗匹配模板在第一粗匹配區(qū)域內(nèi)逐像素點(diǎn)遍歷，計(jì)算第一粗匹配模板與其在遍歷像素點(diǎn)處覆蓋的搜索子圖之間的相關(guān)系數(shù)值，選取相關(guān)系數(shù)值最大者對(duì)應(yīng)的遍歷像素點(diǎn)為第一匹配點(diǎn)；在第一粗匹配區(qū)域內(nèi)，以第一匹配點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)確定相關(guān)系數(shù)值呈逐漸變大趨勢(shì)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(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，沿在首次粗匹配步驟中確定的相關(guān)系數(shù)呈逐漸變大趨勢(shì)的方位，提取三個(gè)像素點(diǎn)，該三個(gè)像素點(diǎn)與第一匹配點(diǎn)一起構(gòu)成邊長(zhǎng)為2像素的正方形四角點(diǎn)；計(jì)算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第一匹配點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)提取的三個(gè)像素點(diǎn)處覆蓋的搜索子圖之間的相關(guān)系數(shù)值，選取其中相關(guān)系數(shù)值最大者對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)為第二匹配點(diǎn)；

精匹配步驟：在原始待匹配圖像中，以第二匹配點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，在第一匹配點(diǎn)以及提取的三個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)，選取三個(gè)像素點(diǎn)，該三個(gè)像素點(diǎn)與第二匹配點(diǎn)一起構(gòu)成邊長(zhǎng)為1像素的正方形四角點(diǎn)；計(jì)算模板圖像與其分別在原始待匹配圖像中第二匹配點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)提取的三個(gè)像素點(diǎn)處覆蓋的搜索子圖之間的相關(guān)系數(shù)值，選取其中相關(guān)系數(shù)值最大者對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)；

上述三匹配步驟中相關(guān)系數(shù)值的計(jì)算量均分到多核DSP的各核中進(jìn)行處理。

所述相關(guān)系數(shù)值的計(jì)算方法為：