[發(fā)明專利]一種模板卷積運(yùn)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811042559.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN109447085A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董維科;李歷仲;黃曦;朱陽舟;劉桂東;葉云龍;劉龍;劉晨陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06K9/62;G06T5/00;G06F17/15
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發(fā)明涉及一種模板卷積運(yùn)算方法，包括如下步驟：步驟1：獲取輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)；步驟2：設(shè)置多組卷積模板，多組卷積模板依次按行排列；步驟3：多組卷積模板同時(shí)進(jìn)行卷積運(yùn)算，直至得到完整的卷積結(jié)果。本發(fā)明提出了一種模板卷積運(yùn)算方法，通過構(gòu)建四個(gè)獨(dú)立的卷積運(yùn)算單元并行計(jì)算，可同時(shí)對(duì)輸入圖像的四行進(jìn)行卷積運(yùn)算，提高了模板卷積的運(yùn)算速度，能夠更好地滿足實(shí)時(shí)性的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模板卷積運(yùn)算方法。

背景技術(shù)

對(duì)于整個(gè)紅外成像系統(tǒng)模擬器而言，紅外成像物理效應(yīng)實(shí)時(shí)高速計(jì)算模塊是處于核心地位的，在紅外圖像仿真系統(tǒng)中，通常利用模擬器系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)在頻域內(nèi)進(jìn)行仿真計(jì)算，但是由于頻域內(nèi)的乘法計(jì)算量較為龐大，模擬器系統(tǒng)將調(diào)制傳遞特性的仿真計(jì)算由頻域變換到空間域，利用模板卷積的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)制傳遞特性的仿真計(jì)算。

目前，模板卷積運(yùn)算被廣泛應(yīng)用于圖像增強(qiáng)、邊緣檢測(cè)以及目標(biāo)識(shí)別等數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。模板卷積運(yùn)算雖然操作簡(jiǎn)單，但運(yùn)算量巨大且非常耗時(shí)。對(duì)于大小為15×15×16bit的卷積模板來說，每生成模板卷積結(jié)果圖中的一個(gè)圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)就需要15²次乘法運(yùn)算，如果輸入圖像的分辨率選取為320×256時(shí)，那么每生成一幀模板卷積結(jié)果圖就需要(320-14)×(256-14)×15²共16661700次乘法運(yùn)算，可見模板卷積計(jì)算過程中需要的乘法運(yùn)算量是十分龐大的。

由此可知，現(xiàn)有的模板卷積計(jì)算過程運(yùn)算量大、速度慢，且需要占用較多的運(yùn)算資源，不利于模擬器系統(tǒng)仿真的實(shí)時(shí)性，因此提出一種能夠減少運(yùn)算量的模板卷積運(yùn)算方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員的熱點(diǎn)研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種模板卷積運(yùn)算方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種模板卷積運(yùn)算方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)；

步驟2：設(shè)置多組卷積模板，多組卷積模板依次按行排列；

步驟3：多組卷積模板同時(shí)進(jìn)行卷積運(yùn)算，直至完成對(duì)整個(gè)所述圖像數(shù)據(jù)的卷積運(yùn)算。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述圖像數(shù)據(jù)為輸入圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的像素值。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述多組卷積模板為四組卷積模板，模板尺寸為M×M，其中，M為大于1的整數(shù)。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述步驟3包括：

步驟31：將對(duì)應(yīng)行的卷積模板和輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到M×M個(gè)乘積；

步驟32：對(duì)每一行的M個(gè)乘積求和，得到M行個(gè)中間結(jié)果；

步驟33：對(duì)M行個(gè)中間結(jié)果進(jìn)行求和，得到卷積后的圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述步驟3，在所述步驟33之后還包括：

步驟34：移動(dòng)卷積模板，循環(huán)執(zhí)行步驟31至步驟33，直至完成對(duì)整個(gè)所述圖像數(shù)據(jù)的卷積運(yùn)算。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種模板卷積運(yùn)算方法，包括如下步驟：

步驟1’：獲取輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)；

步驟2’：設(shè)置多組卷積模板，多組卷積模板依次按列排列；

步驟3’：多組卷積模板同時(shí)進(jìn)行卷積運(yùn)算，直至完成對(duì)整個(gè)所述圖像數(shù)據(jù)的卷積運(yùn)算。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述步驟3’包括：

步驟31’：將對(duì)應(yīng)列的卷積模板和輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到M×M個(gè)乘積，其中，模板尺寸為M×M，M為大于1的整數(shù)；