[发明专利]一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法

说明书

技术领域

本发明涉及目标特征查找技术领域，具体涉及一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法。

背景技术

随着机器智能化的需求增加，人们对人机交互系统的需求也在不断的提高。其中，系统分辨率是一项重要的技术指标。实时大数据量的处理是现有的智能人机交互系统的主要特点，也是限制高分辨率系统发展的一个技术瓶颈。

在目标检测技术领域中，有两个技术方向：一个是特定目标的检测，例如识别图像上的人是否是“张三”；另外一个是目标查找，例如在一副图像中寻找出有多少“人”，他们都在什么位置。两个技术方向的最大区别在于后者需要对图像进行尺寸压缩（适应不同大小的目标）和遍历（搜索图像的每一个可能出现目标的地方）。

对于后者，图像尺寸压缩遍历技术是指把大尺寸的图像按照特定的比例进行尺寸的压缩，并经行特定窗口大小的图像遍历操作的处理技术。图像尺寸压缩遍历技术是目标检测算法中重要的前端预处理技术。压缩、遍历方法的性能直接影响着后端处理的速度以及整个系统的规模。

目标检测技术需要处理大量的数据，而人机交互领域的实时性要求却很大程度上制约了技术的发展。现有的技术条件主要以两种方法解决这个问题：一种是降低算法复杂度，以牺牲分辨率为代价达到实时处理要求；另外一种是采用并行架构进行加速，以牺牲资源为代价获得较快的处理速度和较高的分辨率。

以并行架构进行加速图像尺寸压缩和遍历的主流做法有三种。

第一种方法是把整幅图像存储到寄存器中，以生成地址的方法逐行进行压缩，通过使用linebuffer缓冲进行遍历。使用linebuffer进行缓冲遍历的做法是，假设遍历窗大小为20*20，原图像大小为640*480，则例化20个长度为640的buffer，数据从第一行进入，进行移位操作，第一行的数据输出并进入第二行，如此类推，则当20行的buffer填满的时候，模块同时输出20个的数据，这些数据都在同一列，能看出每输出一个数据等于窗口移动一位，完成遍历的功能。

第二种方法是在数据输入过程进行像素点选择，把压缩图像存储到寄存器中，只存储压缩后的图像，通过生成地址的方法进行遍历输出。

第三种方法是把整幅图像缓存到RAM中，从RAM中读出图像进行压缩操作，图像存回RAM中，压缩图像从RAM中读出到linebuffer中进行遍历操作。

以上三种方法，不管采用哪一种方法，在实际应用当中都有很大的制约。

首先，是资源上的消耗：第一种方法中需要消耗640*（480+20）*8的寄存器，这些寄存器资源的消耗直接对应着系统面积的扩大；第二种方法中假设压缩因子为1.25，从第三级开始到第十级，所需要的存储空间为640*480*0.7*8的寄存器，比第一种方法所使用的小，但由于在前端进行压缩，各级缓存区需要经过单独的地址运算，算法复杂度有所提升，提高了逻辑资源的消耗；第三种方法中因为使用了外部存储器，所以寄存器资源的消耗很小，成本相对较低。

其次是速度上的制约：第二种方法中生成地址进行遍历的方式，每次读出一个数据，要读出20个数据，需要消耗20个时钟周期，这比第一种方法要大大的增加了时间的开销；第三种方法中，由于需要对图像进行多次的读出和写入，制约于外部存储器的数据宽度，速度上比第二种方法更慢，约为第二种方法的1/8（8个压缩级）。

所以，如何尽可能少的使用硬件资源的同时尽可能大的提高速度是图像尺寸压缩遍历技术的难点所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法，其占用资源少、运行速度快。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法,包含以下顺序的步骤：

（1）原始图像数据存储到RAM（随机存储器）中，当第一行数据存储完毕之后，读出到第一行缓冲区；

（2）当整幅图像存储完毕之后，开始进行压缩操作；

（3）地址产生模块一根据压缩因子和压缩级计算出下一行地址，地址对应的RAM中的图像数据读出到第二行/第一行的缓存区；

（4）在进行步骤（3）的同时，地址产生模块二开始对第一行/第二行进行操作，根据压缩因子和压缩级计算出压缩列地址，地址对应的缓冲区数据输出到第N行的输出缓存中，N在1至M+K中循环；

（5）重复步骤（4）直至完成一行的压缩操作，每完成一行的操作，下一行的压缩数据输出到第N+1行，若N+K大于M+K，则N等于1；