[实用新型]图像配准装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像识别处理领域，尤其是涉及一种图像配准装置。

背景技术

图像配准过程是指对取自不同时间、不同传感器或不同视角的同一场景的两幅以上图像进行匹配的过程。在视频各帧图像之间相对空间变化的几何参数的获取技术应用领域非常广泛，比如：遥感图像分析、全景漫游、目标识别以及定位等。这种技术成为图像配准。

图像匹配是图像配准中最为重要的步骤，匹配的质量将直接影响最终的配准精度及运行时间。一般将原始图称为模板，将待配准的图称为实时图。

在景象配准领域实时图像相对于模板在空间的位置一般由几个参数来确定，它们是：X方向平移参数、Y方向平移参数、旋转参数、倾斜参数、缩放参数。在实际配准过程中为了找到最优参数，往往要做各种参数的穷举。尽管有许多方法可以降低计算量，但从原理上来说任何降低计算量的方法都是有代价的。

一般在做配准计算时都是以一个子图作为计算对象，称为窗口。典型的配准方法是通过计算模板窗口和实时图窗口的卷积来判断配准程度。在确定了一组假定参数后做实时图与模板对应窗口的卷积计算。卷积计算就是乘累加计算。如果卷积计算的结果超过一个规定值，就说明配准成功，找到了配准参数。

为了提高计算速度，硬件可以采用多乘累加器的方式来提高并行性。这里说的硬件在这里是指集成电路设计，但也可以是一般电路设计。多路乘累加器并发计算的典型结构如图1所示。

图1的方案中，在n个模板存储器中存有多个模板存储器的拷贝。n个模板同时按照不同的参数读出数据，然后同时与实时图做配准计算。接着通过比较器比较，找出配准结果最优者，其对应的空间参数就找到的最佳配准结果。此方案中一个最大的困难就是需要有n个模板存储器。当n值较大时成本很高且实施工艺难度很大。因为除了存储器增加会方案成本增加外，更重要的是需要大量的从各个模板存储器到乘累加器之间的连线。因为n个乘累加器一般都是做在一片集成电路中，存储器做在集成电路外，那么集成电路引出线的数量就成了集成电路实现的一大难点，甚至当n太大时集成电路都无法实现了。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的配准计算速度慢，精度低，集成电路设计困难以及运算量与匹配准确度难以兼顾的技术问题，提供一种只需少量集成电路引线又有较高匹配准确度、较高计算速度的图像配准装置。

本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种图像配准装置，用于从模板中查找待配准图像对应的相对空间位置参数，它包括：

模板存储器，用于存储进行配比操作的模板数据；

实时存储器，用于存储进行配比操作的待配准图像数据；

数据派发部件，用于按照各个乘累加器(MAC)的工作分配选择不同的变换参数，并将变换参数和从模板存储器中取出的模板数据窗口发送给相应的MAC；

若干个乘累加器(MAC)，每个乘累加器执行一组变换参数的计算任务，即根据变换参数调整模板数据窗口，并对待配准图像数据窗口和调整以后的模板数据窗口作卷积运算，待配准图像数据窗口从实时存储器中取得；

比较器，用于将各乘累加器的运算结果进行比较，找出最大值。

模板存储器连接数据派发部件，数据派发部件与乘累加器连接。

作为优选，图像配准装置还包括缓冲寄存器，所述缓冲寄存器串联在实时存储器和乘累加器之间，用于存储将要进行匹配计算的数据，以便使待配准图像数据窗口与模板数据窗口同步。

作为优选，所述数据派发部件包括选择信号库、数据寄存器和与各个MAC对应的选择器，所述选择信号库分别与所述选择器连接。选择信号库根据各个乘累加器的任务提供变换参数以及各个选择器的控制信号，使选择器选择本MAC所需的数据。所述数据寄存器分别与所述选择器和所述模板存储器连接。

比较器用于寻找各个乘累加器运算的结果中最大者。它以总线的方式与所有乘累加器连接，这样可以减少乘累加器与比较器之间一一对应的连线，降低了集成电路的复杂程度。

一种图像配准方法，包括以下步骤：

步骤a、数据派发部件从模板数据中按照基础参数提取一个模板数据窗口送入数据派发部件。所谓基础参数就是在做本方案的配准计算之前所获知的参数估计值，本方案在此基础上进一步做精匹配；

步骤b、数据派发部件根据各个乘累加器的分工，选择不同的变换数据，并将模板数据窗口和变换数据发送给相应的乘累加器，选择过程由选择信号库根据预先设计并存储在本库中的选择信号控制选择器完成；