[發明專利]一種紅外圖像線性插值膨脹硬件處理方法

有效

• 申請號: 201611045932.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106775596B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 趙雄波;劉亮亮;吳松齡;范仁浩;嚴志剛;蔣彭龍;田甜;宋一鉑;吳平
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06T1/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明公開了一種紅外圖像線性插值膨脹硬件處理方法，首先，建立膨脹后圖像與原始圖像像素點間之間的坐標映射關系；然后，采用坐標計算、灰度讀取、膨脹計算、灰度存儲四級流水線實現算法設計。其中硬件設計過程中采用了無精度損失快速取址方法，FIFO控制器實現灰度快速讀取等方法保證流水線高效工作，極大提高了算法運算速度，減少了硬件資源代價，提高了計算精度。本發明在Xilinx virtex5?XC5VFX100T下實現，運行在100M。對原始圖像160*128，膨脹1.2倍，即192*153，再在膨脹圖像上截取原模板圖1.1倍大小即176*140的圖像，完成算法運算只需0.25ms。

技術領域

本發明涉及一種紅外圖像線性插值膨脹硬件處理方法，屬于專用算法硬件電路設計領域。

背景技術

基于圖像匹配的信息處理技術在新一代航天型號中已經開始大量應用，圖像處理的實時性直接影響著制導精度。以往基于通用處理器(如DSP)采用軟件實現圖像處理算法越來越難以滿足航天型號的實時性要求。目前，經常采用簡化算法犧牲算法精度的方式來減小算法運算時間。通過算法硬件化實現算法加速是減小算法運算時間的最有效手段。

目前圖像處理采用的是基于灰度信息的匹配方法，這種方法匹配精度高但是運算量比較大。通過對捕獲、跟蹤等末制導導引頭信息處理過程進行分析，將其中耗費時間長、處理結構復雜、占用空間大的圖像算法進行硬件化設計，圖像膨脹算法是其中需要加速處理的算法之一。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種紅外圖像線性插值膨脹硬件處理方法，通過流水線設計，無精度損失快速取址、灰度快速讀取等設計，極大提高了算法運算速度，提高了計算精度，合理控制硬件資源代價，并在Xilinx virtex5-XC5VFX100T下實現，工作運行在100M。

本發明的技術解決方案是：一種紅外圖像線性插值膨脹硬件處理方法，該方法采用硬件實現，加快圖像膨脹處理速度，首先將原圖進行膨脹放大得到膨脹后的圖像，然后對膨脹后圖像中每個像素點p'執行如下步驟：

(1)、坐標計算，根據p'在膨脹后圖像坐標系中的坐標p'(m,n)反推該點在原圖坐標系的坐標p(i₀,j₀)，對p(i₀,j₀)的坐標值進行取整運算，得到原圖中距離p點最近的左上點坐標(i_m,j_n)；所述膨脹后圖像坐標系的坐標原點為膨脹后的圖像左上角，左上角向右為膨脹后圖像坐標系橫軸X軸正方向，左上角向下為膨脹后圖像坐標系縱軸Y正方向，所述原圖坐標系的坐標原點為原圖的左上角，左上角向右為原圖坐標系橫軸X軸正方向，左上角向下為原圖坐標系縱軸Y軸正方向。

(2)、灰度讀取，從原圖存儲器中獲取原圖中p(i₀,j₀)點周圍四個點的灰度值：f(i_m,j_n)、f(i_m+1,j_n)、f(i_m,j_n+1)、f(i_m+1,j_n+1)，將存儲連續的兩組灰度數據分別存入兩個內部FIFO中，所述f(x,y)為原始圖像中坐標(x,y)處的灰度數據；

(3)、膨脹計算，從兩個FIFO中讀取出p(i₀,j₀)點周圍四個點的灰度值：f(i_m,j_n)、f(i_m+1,j_n)、f(i_m,j_n+1)、f(i_m+1,j_n+1)，采用雙線性插值算法計算膨脹后的圖像中p'(i,j)的圖像灰度值；

(4)、灰度存儲，將步驟(3)計算出來的圖像灰度值保存到膨脹后圖像對應的存儲器中，更新膨脹后圖像中p'(i,j)的圖像灰度值。