[发明专利]高性能图像处理系统及图像数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像数据处理领域，尤其是涉及一种用于图像识别的高性能图像处理系统及图像数据处理方法。

背景技术

目前图像识别技术的应用和发展是依靠微处理器(MCU，Micro ControlUnit)技术或数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)技术所支持的处理器系统来完成的。在随着图像识别技术的深化和精细化应用的推广，如多媒体图像数据的识别、军事侦察图像的判读，公安业务中的图像鉴别、飞机和卫星遥感图像的高速处理等，对图像识别技术的实现方法提出了更高的要求。图像本身的高分辨率要求和实时性要求迫使图像识别产品必须解决大量数据存取和大量数据的关联计算问题，如：点积运算。由于数据量巨大，它们不可能全部存储在微处理器内部，而不得不存储在处理器外部，并且要被处理器反复调用。

鉴于上述问题，目前的解决方法主要有：

(一)、基于传统计算机体系结构建立的通用系统，利用计算机硬盘为数据存储介质，配合图像处理模块，构建图像处理实时平台。该种方法拓展了存储空间，但体积庞大，价格昂贵，不利于系统的高度集成。

(二)、采用嵌入式结构，利用处理器之外的存储器，如SDRAM或FLASH实现大容量高速存储。该种方法大大增加了数据存储量且对数据存储速度提出了更高的要求，但并未解决处理器大向量数据运算难的问题，同时提高了设计成本。

(三)、可为图像识别算法设计匹配的处理芯片。该种方法将使图像处理方法失去通用性，与大量现有软件和通用软件编程环境不兼容，增加开发成本。

中华人民共和国国家知识产权局于2007年1月31日公开了授权公告号为CN1297899C的专利文献，名称为数字图像匹配芯片。它包括地址产生电路，主、从相关处理电路，比较定位及控制逻辑产生电路，先入先出存贮器，外部控制接口电路；该外部控制接口电路将外部输入的地址和对应的数据分别输出给地址产生电路、主从相关处理电路、比较定位及控制逻辑产生电路，地址产生电路产生四路搜索区像素地址和中断信号，从相关电路对该控制接口电路输入的数据与搜索区像素数据进行运算输出给主相关处理电路，并与从相关处理电路和先入先出存贮器输入的数据及搜索区像素数据进行运算后得到最佳匹配位置。此方案不具有通用性，移植性不高，与现有的软件不能兼容。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的通用处理器对大量数据进行点积运算困难、价格昂贵、通用性不高的技术问题，提供一种与通用处理器配套的，高处理速度，同时具备易使用，低成本的硬件结构，实现图像的高性能识别的高性能图像处理系统及图像数据处理方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高性能图像处理系统，包括通用处理器、协处理器、存储器，通用处理器与协处理器连接，通用处理器与协处理器分别与存储器连接，通用处理器与标准串口连接及外部图像输入设备连接。存储器中存有图像模板和外部图像输入设备输入的实时数据。通用处理器是整个系统的控制单元，对图像模板进行分析和预处理并控制其他部件工作。当需要进行图像比较处理时，通用处理器发出指令，将实时数据和图像模板数据同时送抵协处理器进行点积运算，并存储运算结果，供通用处理器随时调用。整个系统采用了计算机DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)的模式，使数据的点积运算在协处理器中运行，减轻了通用处理器的负荷，加快了识别速度。尤其对于大数据量的情况也可以流畅处理，而且不需要价格昂贵的硬件支持。

作为优选，协处理器包括点积运算部件、多端口存储控制器和DMA控制器，点积运算部件与DMA控制器连接，点积运算部件和DMA控制器分别连接多端口存储控制器，多端口存储控制器连接存储器，DMA控制器连接通用处理器。

作为优选，存储器包括第一子存储器和第二子存储器，第一子存储器和第二子存储器同时连接协处理器，通用处理器连接第二子存储器。第二子存储器用来保存图像模板数据，第一子存储器用来保存实时的图像数据，配合协处理器中的多端口存储控制器可以保证数据顺序、快速地在存储器和点积运算部件之间读取和保存。