[發明專利]基于多層次并行處理的視覺處理裝置

有效

• 申請號: 201210548515.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103020890A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 楊杰;吳南健;石匆;龍希田
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T1/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及視覺處理技術領域，尤其涉及一種基于多層次并行處理的視覺處理裝置，用于靈活高速地可以實現各種圖像處理任務。

背景技術

圖像處理技術廣泛應用于軍事、工業、民用領域，如目標追蹤、人臉識別、步態識別、手勢識別、機器人視覺等。如何實現高速實時圖像處理是科技發展中的一個重要問題。圖像處理具有大數據量、大運算量的特點，即便是處理能力極強的個人電腦，針對一些圖像處理任務也無法達到實時性的應用要求。大型計算機處理能力強大，可以一定程度上提高實時性，但是其功耗大、體積大、無法攜帶。因此，在實際應用中還缺少同時具有高實時性、低功耗、處理能力強的圖像處理硬件構架。

隨著近年來信息技術的快速發展，利用大規模高性能現場可編程門陣列(FPGA)，數字信號處理器(DSP)以及嵌入式處理器的硬件系統正成為研究熱點，然而受制于傳統的體系構架，仍然很難在處理能力、功耗、實時各方面達到平衡。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對以上的問題，本發明提供了一種基于多層次并行處理的視覺處理裝置，通過多層次的并行設計構架，有效提高系統的靈活性以及處理能力，從而實現高速實時、低功耗、多線程圖像處理任務。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種基于多層次并行處理的視覺處理裝置，該裝置包括：用于采集現實世界圖像信號的高速圖像傳感器陣列模塊；用于傳輸采集的現實世界圖像信號的圖像輸入模塊；用于接收圖像輸入模塊輸入的現實世界圖像信號并進行低級圖像處理的低級并行處理單元陣列10；用于對低級并行處理單元陣列10處理后的信號進行中級運算處理的中級處理單元陣列11；用于對中級處理單元陣列11處理后的信號進行高級運算處理的高級并行處理單元陣列12；用于對高、中、低級并行處理單元陣列進行控制的陣列控制器13；用于進行系統控制及圖像處理線程調度的精簡指令集處理器子系統14；以及用于輸出圖像特征的圖像處理結果輸出模塊。

(三)有益效果

本發明提出的基于多層次并行處理的視覺處理裝置，包括低級二維處理單元陣列10和中、高級并行處理單元陣列11、12，陣列控制器13、RISC子系統14和陣列控制器15，其中每個低級二維處理單元由算術邏輯部件和存儲器組成，并且可以同時進行圖像載入和簡單的低級圖像處理任務；每個低級處理單元可以向鄰近的低級處理單元傳輸數據或者接收數據。中級處理單元陣列和高級處理單元陣列具有不同的運算能力、不用的并行度。中級處理單元陣列具有較高的并行度，但是較弱的運算能力，高級并行處理單元陣列具有較強的運算能力，但是并行度較低。每個級別中若干個處理單元由硬件劃分為一個組塊，每個組塊分別接收一個上一級別的處理單元發來的指令。該設計方案中層次化的并行處理陣列，在保證圖像處理任務中的并行度的前提下，使得系統具有更高的靈活性，可以實現多線程處理，并且更好的和不同并行度不同計算復雜度的圖像處理任務進行耦合，從而大大提高整個系統的處理速度，使該構架可以應用于各種圖像處理任務之中。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面對實施例描述中的附圖進行簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來說，在不付出任何創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1是本發明提出的基于多層次并行處理的視覺處理裝置的結構示意圖；

圖2是圖1中低級處理單元的結構示意圖；

圖3是圖1中的中級處理單元的結構示意圖；

圖4是圖1中高級處理單元的結構示意圖；

圖5是圖1中陣列控制器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

如圖1所示為基于多層次并行處理的視覺處理裝置的結構示意圖，該視覺處理裝置包含有用于采集物理信號的一個圖像處理器，一個用于傳輸圖像數據的圖像輸入模塊，多個不同并行度以及計算能力的并行處理陣列10、11、12用于對圖像進行低、中、高級處理、以及精簡指令集處理器子系統14。在具有單周期多指令執行能力的低級并行處理單元陣列的支持下，該視覺處理裝置可以在處理某一幀圖像的同時讀入下一幀圖像，掩蓋了圖像傳感器陣列的曝光時間。中、高級并行處理單元并行度逐級降低，運算能力逐級升高，可以應對不同的圖像處理任務。精簡指令集處理器子系統對整個視覺處理裝置進行有效的管理、硬件資源分配，使系統性能達到最佳。