[發明專利]一種基于硬件電路的SIFT算法關鍵點檢測方法

有效

• 申請號: 201910736007.2
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN112348032B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 趙旺;肖剛軍
• 申請（專利權）人: 珠海一微半導體股份有限公司
• 主分類號: G06V10/46
• 分類號: G06V10/46;G06V10/75
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于硬件電路的SIFT算法關鍵點檢測方法，包括：通過寄存器一次性采集多尺度圖像層和多點圖像像素的方式，將構建差分高斯尺度空間所需的圖像層次及其像素點統一在一個關鍵點檢測空間內，通過極值點檢測和兩次極值點精確化定位極值點來確定精準的關鍵點，大大降低了獲取待檢測點區域信息的復雜度。與現有技術相比，本技術方案有效減少了極值點檢測過程中的數據采集和分析的時間，降低了硬件流程復雜度，從而提高了算法的效率，節省了硬件電路面積，提高了SIFT算法關鍵點檢測實時性。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種基于硬件電路的SIFT算法關鍵點檢測方法。

背景技術

SIFT，即尺度不變特征變換(Scale-invariant feature transform，SIFT)，是用于圖像處理領域的一種描述。這種描述具有尺度不變性，可在圖像中檢測出關鍵點，是一種局部特征描述子。SIFT特征是基于物體上的一些局部外觀的興趣點而與影像的大小和旋轉無關。對于光線、噪聲、微視角改變的容忍度也相當高。廣泛應用于視頻跟蹤、圖像三維建模、物體識別、圖像全景拼接等領域。

由于SIFT算法計算量大，在實際應用中，隨著攝像機性能的提高，圖像的分辨率越來越高，每幅圖像中包含的信息量也越來越大，需要處理的數據也大大增加，單純使用軟件來實現圖像處理變得相對困難，難以滿足實時性需求。因此，很多文章提出利用硬件電路的高速并行運算能力，對SIFT算法采用高速并行架構設計，以達到實時性的要求。

在執行SIFT算法的過程中，差分高斯尺度空間的像素信息都存儲在芯片內部的SRAM中，為了獲取更為精確的極值點需要反復改變插值中心的位置，改變插值中心后對讀取SRAM的地址管理會變的很復雜。在現有的讀寫SRAM的地址的邏輯控制條件下，多次的數據采集和分析會增加硬件設計復雜度并降低算法的效率，對算法實時性有一定影響。

因此，如何簡單高效的進行關鍵點檢測、降低硬件設計復雜度、減少硬件電路面積、提高實時性，就成為硬件電路實現SIFT算法關鍵點檢測的技術難點。

發明內容

針對以上技術問題，本發明提供了一種支持硬件化的差分高斯尺度空間的待檢測點多層、多點統一檢測的方法，其具體技術方案如下：

一種基于硬件電路的SIFT算法關鍵點檢測方法，該SIFT算法關鍵點檢測方法包括：步驟1、同步采集一組差分高斯尺度空間內每一圖像層的所有的像素點，其中，一組差分高斯尺度空間的中間相鄰3層圖像層的像素點都包括相同數量的待檢測像素點及其鄰域比較點；步驟2、獲取并更新寄存器內緩存的待檢測像素點及其鄰域比較點的像素信息；步驟3、根據待檢測像素點及其鄰域比較點的像素信息，建立以待檢測像素點為中心的目標像素檢測區域；步驟4、通過比較待檢測像素點及其鄰域比較點的像素信息的大小關系，判斷待檢測像素點是否為目標像素檢測區域內的極值點；步驟5、當步驟4檢測到待檢測像素點不是極值點時，進入步驟7；步驟6、當步驟4檢測到待檢測像素點是極值點時，根據極值點精確化定位極值點所獲得的極值點偏移量，限定后續極值點精確化定位的迭代方式，使得待檢測像素點的像素坐標信息根據迭代中的極值點偏移量完成偏移修正，再通過去除無效的極值點，得到關鍵點；其中，像素信息包括待檢測像素點及其鄰域比較點，該像素坐標信息包括差分高斯尺度空間內的任意坐標維度的像素坐標；步驟7、判斷當前一組差分高斯尺度空間內所有圖像層次的待檢測像素點是否完成前述的關鍵點檢測，是則返回步驟1采集下一組差分高斯尺度空間內所有圖像層次的像素點，否則從寄存器遍歷已經參與步驟1至6的待檢測像素點在鄰域上的待檢測像素點，再返回步驟2。

與現有技術相比，本技術方案通過寄存器一次性采集多尺度圖像層和多點圖像像素的方式，將構建差分高斯尺度空間所需的圖像層次及其像素點統一在一個關鍵點檢測空間內，降低硬件取址操作的復雜度；通過極值點檢測和兩次極值點精確化定位極值點來確定精準的關鍵點，大大降低了獲取待檢測點區域信息的復雜度。因此，本技術方案有效大大簡化了數據采集的流程以及地址管理復雜度，降低了硬件流程復雜度，從而提高了算法的效率，節省了硬件電路面積，提高了SIFT算法關鍵點檢測實時性。