[发明专利]DSP上用查表法进行折反射全景展开的Cache包围盒加速方法

说明书

技术领域：

本发明涉及折反射全景图像的展开方法，尤其是在数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)上用查表法进行折反射全景图像展开的加速方法。

背景技术：

折反射全景成像方法利用凸曲面反射镜(如抛物面、双曲面、圆锥面等)把来自360度范围内物体的光线反射到成像传感器，得到原始的图像。与传统的光学成像方法相比，折反射全景成像方法能反映视点周围的全方位场景，具有视场范围大、视频图像沉浸感和立体感强等优点。因此，该方法在机器人视觉导航、全方位视频监控、三维空间漫游与虚拟场景绘制等领域应用越来越广泛，已成为计算机视觉、机器人和虚拟现实等领域的研究热点。张茂军等在专利号为ZL 200520050779.4的专利“二次凸曲面反射成像的实景空间构造装置”中详细描述了获取折反射全景图像的方法及其装置，但该方法在DSP等嵌入式系统上进行折反射全景展开的速度较慢，限制了折反射全景成像方法向便携、嵌入式应用方向的发展。

折反射全景成像装置所获取的原始全景图像存在同心圆环状变形，必须进行展开，才能得到符合人眼视觉习惯的柱面投影图像。为了论述方便，把折反射全景成像装置获取的原始的、存在同心圆环状变形的图像称为全向图像(Omni-directional Image)；把展开后的符合人眼视觉习惯的柱面投影图像称为全景图像(Panorama Image)；把从全向图像展开为全景图像这一过程称为折反射全景展开(Panorama Unrolling；简称为全景展开)。

由于折反射全景成像方法原始获取的是全向图像，此时还没有相应的全景图像。在全景展开前，首先建立一幅“空白”全景图像，这样，全景展开的过程实际上就是为“空白”全景图像的每个像素点在全向图像中找到对应的像素点并进行“颜色填充”的过程。为了论述方便，把全景展开前建立的“空白”全景图像，以及该“空白”全景图像尚未完全填充时的图像称为待填充全景图像。

熊志辉等在2007年第10期《小型微型计算机系统》上发表的“八向对称重用策略降低全景图像查表展开法查找表空间”一文中，将国际上进行全景展开的方法归纳为三类，即：光路跟踪坐标映射法、同心圆环近似展开法和查表法。其中，光路跟踪坐标映射法通过跟踪并分析光线传播轨迹来完成从全向图像到全景图像的展开，具有较高的展开精度和较小图像变形，但运算量大；同心圆环近似展开法把展开前的全向图像看作由一系列同心圆环组成，通过“拉直”每个同心圆环来完成从全向图像到全景图像的展开，该方法计算量相对较小，但展开后的全景图像存在较大变形。

查表法首先精确计算展开前的全向图像和展开后的全景图像之间的像素坐标映射关系，并保存到一个查找表中，查找表和全向图像均存储在片外存储器中；然后，在进行全景展开时，对于待填充全景图像中的每个像素点P，通过查找表找到P在全向图像中的对应像素点Q，并把点Q的颜色值复制给点P，作为像素点P的颜色值，这样就完成了对像素点P的“颜色填充”。最后，当待填充全景图像中的所有像素点都完成“颜色填充”后，即结束全景展开过程，而此时待填充全景图像也相应地成为了全景图像。由于查表法进行全景展开避免了进行复杂运算所需的时间，因此该方法既具有较高的精度，又具有较快的速度。

为了使折反射全景成像方法向便携、嵌入式应用方向发展，可以在DSP等嵌入式系统上用查表法实现全景展开。然而，DSP中高速缓存Cache的容量有限，以美国德州仪器公司TMS320VC5501型号的DSP为例，其高速缓存Cache容量只有32KB。而在全景展开时，待填充全景图像中的一行像素对应于全向图像中一个“圆环”上的像素，这些像素点之间不是线性相邻的映射关系，导致DSP的高速缓存Cache中所暂存的全向图像数据经常失效，使得DSP需要反复从速度较慢的片外存储器(例如SDRAM)中读取全向图像的数据，严重影响了在DSP上进行全景展开的速度。

技术方案：本发明要解决的技术问题是在DSP上用查表法进行全景展开时全向图像数据在高速缓存Cache中经常失效、全景展开速度较慢的问题。