[發明專利]一種SURF特征點提取加速方法及系統

在審

• 申請號: 202211319198.0
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115457295A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 趙玉普;劉博;胡碩
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七〇九研究所
• 主分類號: G06V10/46
• 分類號: G06V10/46;G06V10/94
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 李君;廖盈春

1.一種SURF特征點提取加速系統，其特征在于，包括：積分圖像計算模塊、數據遍歷模塊、黑森行列式計算模塊和特征點坐標方向計算模塊；

所述積分圖像計算模塊、數據遍歷模塊和黑森行列式計算模塊設置在FPGA端，所述特征點坐標方向計算模塊設置在ARM端；

所述積分圖像計算模塊用于逐個接收原始灰度圖像中的像素值，結合積分圖像緩沖寄存器傳送的上一行所有像素累加值之和，通過計算并存儲原始灰度圖像中當前行各個像素的累加值作為積分圖像各個像素的灰度值，將所述原始灰度圖像轉換為積分圖像；

所述數據遍歷模塊包括不同尺度的行fifo陣列和寄存器計算單元；其中，所述行fifo陣列中包含m+1個行fifo，每個行fifo的深度為n；其中，m的取值不同代表不同的尺度；n≥m+1；所述寄存器計算單元為(m+1)*(m+1)大小的寄存器鏈；所述行fifo陣列用于在每一個時鐘周期從積分圖像計算模塊中接收m+1個積分圖像的灰度值，當計數每滿一行則復位一次，積分圖像的灰度值數據向下平移一行重新送入灰度值；所述寄存器計算單元用于暫存所述行fifo陣列中各積分圖像的灰度值；

所述黑森行列式計算模塊用于在每個時鐘周期對存儲在寄存器計算單元的不同大小的積分圖像并行計算D_xx、D_yy、D_xy方向上的盒子濾波模板，獲取不同尺度下黑森行列式金字塔；

所述特征點坐標方向計算模塊用于將黑森行列式金字塔輸入至ARM端，通過非極大值抑制獲取初始特征點，再通過設定黑森行列式閾值，刪除小于黑森行列式閾值的特征點；對剩余特征點采用雙線性插值方法，獲取特征點在尺寸空間中的位置坐標。

2.根據權利要求1所述的SURF特征點提取加速系統，其特征在于，所述積分圖像計算模塊包括一個累加器、一個計數器、一個fifo和一個積分圖像行緩沖寄存器；

所述累加器輸出端連接fifo；所述累加器與所述積分圖像行緩沖寄存器雙向連接；所述計數器與所述累加器相連；所述fifo輸出端與所述行fifo陣列相連；

所述累加器用于逐個接收原始灰度圖像中的像素值，結合積分圖像緩沖寄存器傳送的上一行所有像素累加值之和，獲取當前行的每個像素的累加值，將原始灰度圖像轉換為積分圖像；其中，原始灰度圖像中各個像素的累加值作為積分圖像各個像素的灰度值；

所述計數器用于對輸入累加器的原始灰度圖像中的像素計數，當原始圖像每一行像素值傳輸后，累加器用于將積分圖像每一行中各像素累加值保存；積分圖像緩沖寄存器用于接收每一行所有像素累加值之和，作為下一行積分圖像計算時使用。

3.根據權利要求1或2所述的SURF特征點提取加速系統，其特征在于，m取值為9、15、21、27、33、39、45和51。

4.根據權利要求1或2所述的SURF特征點提取加速系統，其特征在于，D_xx＝((A+G)-(B+H))-2((B+F)-(C+G))+((C+E)-(D+F))

D_yy＝((A+G)-(B+H))-2((B+F)-(C+G))+((C+E)-(D+F))

D_xy＝((A+F)-(B+E))-((C+H)-(G+D))-((I+N)-(J+M))+((K+P)-(L+O))

其中，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O和P分別為對應積分圖像中點a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o和p的灰度值；a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o和p分別為SURF算法規定的D_xx、D_yy、D_xy方向濾波模板計算對應積分圖像像素點。