[發明專利]一種基于高層次綜合工具的圖像處理方法及系統

在審

• 申請號: 202211242480.3
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115619618A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王自鑫;張仕杰;陳弟虎;胡勝發;湯錦基;袁悅來
• 申請（專利權）人: 中山大學;廣州安凱微電子股份有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/33
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種基于高層次綜合工具的圖像處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建圖像處理流程，其中包括依次執行的基于GAUSS算法的圖像去噪處理、基于SOBEL算法的邊緣提取處理、基于HARRIS算法或FAST算法的特征點提取處理；

利用高層次綜合工具對所述圖像處理流程采用循環展開處理、數據流處理、流水線處理與數據分割處理中的一種或多種進行優化，生成圖像處理IP核；

將所述圖像處理IP核在Vivado HLS工具中進行C/RTL聯合仿真，通過仿真驗證后，在FPGA中調用所述圖像處理IP核以完成圖像處理。

2.根據權利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述基于GAUSS算法的圖像去噪處理包括以下步驟：

(1)初始化操作：導入初始權重參數及輸入圖像，所述權重參數包括偏移量參數σ、權重參數核的大小n；

(2)權重參數計算：通過GAUSS函數計算其權重參數σ和n并存儲，重復計算過程至權重參數邊界完成遍歷，輸出權重參數核的大小n；

(3)卷積處理：將圖像與權重參數進行卷積計算，并與權重參數總和進行平均計算，重復計算過程至圖像完成遍歷，輸出完成去噪的圖像，并存儲所述權重參數。

3.根據權利要求2所述的圖像處理方法，其特征在于，利用高層次綜合工具對基于GAUSS算法的圖像去噪處理流程進行優化的步驟包括：

以pragma HLS UNROLL指令將GAUSS算法的初始化操作進行循環展開；

以pragma HLSPIPELINE指令將權重參數計算進行流水線處理；

以pragma HLSPIPELINE指令將圖像與權重參數卷積進行流水線處理；

以pragma ARRAY_PARTITION complete指令將權重參數存儲進行數組分割。

4.根據權利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述基于SOBEL算法的邊緣提取處理包括以下步驟：

導入水平方向卷積核、豎直方向卷積核，以及SOBEL算子；

將輸入圖像分別通過所述水平方向卷積核和豎直方向卷積核進行卷積，遍歷圖像后得到經過水平濾波的圖像和經過豎直濾波的圖像；

將經過水平濾波的圖像和經過豎直濾波的圖像利用SOBEL算子進行加權平均，導出完成邊緣提取的圖像；存儲所述SOBEL算子。

5.根據權利要求4所述的圖像處理方法，其特征在于，利用高層次綜合工具對基于SOBEL算法的邊緣提取處理流程進行優化的步驟包括：

以pragma HLSDATAFLOW指令將水平方向卷積與加權計算銜接，以及豎直方向卷積與加權計算銜接進行數據流處理；

以pragma HLSPIPELINE指令將水平方向卷積、豎直方向卷積和加權平均計算進行流水線處理；

以pragma ARRAY_PARTITION variable指令將SOBEL算子分成一維數組存儲。

6.根據權利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述基于HARRIS算法的特征點提取處理包括以下步驟：

導入水平方向卷積核、豎直方向卷積核；

將經過邊緣提取處理的圖像分別通過所述水平方向卷積核和豎直方向卷積核進行卷積，遍歷圖像后得到經過水平濾波的圖像和經過豎直濾波的圖像；

將經過水平濾波的圖像通過平方計算函數，將經過豎直濾波的圖像通過平方計算函數，以及將經過水平濾波的圖像和經過豎直濾波的圖像通過乘方計算函數計算處理后，輸入R響應函數中進行計算；

根據計算得到的R響應函數值進行窗口閾值判斷，在圖像上標注角點后輸出圖像。