一种多核DSP平台上的实时图像细节增强方法技术

本发明专利技术属于机载图形图像处理领域，涉及一种多核DSP平台上的图像细节增强方法。本发明专利技术基于一阶因果迭代双边滤波器对图像进行细节增强处理，利用多核DSP的并行处理能力对图像增强算法并行处理和优化。主核发送IPC中断给从核，从核激活后对图像进行迭代双边滤波行方向的并行滤波处理；行方向滤波处理完后，各个核发送IPC中断给主核已示完成。主核收到各个核的完成标志后继续发送IPC中断给从核，从核收到中断后进行迭代双边滤波列方向的并行滤波处理，处理完成后给主核发送完成标志中断。主核收到滤波完成标志后，进行细节增强和融合显示输出。本发明专利技术大大提高了图像增强的处理速度，图像增强的效果显著，可以应用于对实时性要求较高的领域。

A real-time image detail enhancement method on multi-core DSP platform

The invention belongs to the field of airborne graphic and image processing, and relates to an image detail enhancement method on multi-core DSP platform. The invention is based on the first order causal iterative bilateral filter to enhance the image details, and the parallel processing capability of multi core DSP is used to process and optimize the image enhancement algorithm in parallel. The main core sends the IPC interrupt to the parallel filtering processing of the image in the direction of iterative bilateral filtering after the kernel is activated. After the row direction filtering is finished, each kernel sends the IPC interrupt to the main core. After receiving the completion marks of each core, the main core continues to send IPC interrupt to the slave from the core, from the nuclear to the interruption after the iterative bilateral filter column direction parallel filtering processing, after the completion of the completion of the main core to complete the completion of the flag interrupt. After the main core receives the filter completion mark, the detail enhancement and fusion display output are performed. The invention greatly improves the processing speed of image enhancement, and the effect of image enhancement is remarkable, and can be applied to the field with high real-time requirement.

【技术实现步骤摘要】
一种多核DSP平台上的实时图像细节增强方法
本专利技术属于机载图形图像处理领域，涉及一种多核DSP平台上的图像细节增强方法。
技术介绍
座舱显示系统需要提供从起飞、导航、着陆等全过程所需要的各种信息。然而在低能见度或夜间等自然环境下，成像图像与原始图像之间存在一定的差异，画面中的细节信息往往被淹没在背景中，无法辨识，需要采用图像细节增强技术来优化图像质量，提高图像的清晰度和可解译性。传统的图像细节增强方法复杂度较高，难以达到实时化处理的要求。且由于传统双边滤波非迭代相关的特点，无法对其进行并行优化，对算法本身的优化又将导致算法的精度难以保证，无法满足机载显示的性能要求。因此，传统的图像细节增强算法在对图像处理时间严格要求的场合(尤其是嵌入式领域)应用较少。需要寻找一种既能满足图像细节增强的性能要求，又能达到实时性处理要求的图像细节增强方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是：解决在低能见度或夜间等自然环境下的图像细节增强的问题。本专利技术解决的技术问题为：本专利技术提出一种多核DSP平台上的图像细节增强方法，利用复杂度为0(1)的新型迭代双边滤波进行图像分层，并充分利用DSP强大的多核并行处理能力，核间通信采用IPC中断。大大提高了图像增强的处理速度，图像增强的效果显著，满足了实时性的处理要求。本专利技术的技术方案为：第一步，主核对输入的RGB图像进行采集，给从核(设从核数量为N)依次发送IPC中断，激活从核，同时将图像均分成N块(如果不能均分，每个核分配的行数可不一致，保证并行执行的最优方案即可)，每个图像块与每个从核一一对应。N个从核并行执行色彩空间转换函数，将图像由RGB空间转换到HSI空间。完成后发送IPC中断给主核。第二步，主核接收到完成标志中断，提取出I分量图像。主核依次发IPC中断给从核，激活从核；同时，将I分量图像按照行方向均分成N块(如果不能均分，方法同上)，并将每一个图像块对应到每个从核上。N个从核并行执行行方向的一阶因果迭代双边滤波，完成后各核发送IPC中断给主核已示完成。第三步，主核接收到N个从核的完成标志再发送IPC中断给各从核，同样将I分量图像按照列方向均分成N块(如果不能均分，方法同上)对应到各个从核上，各从核并行执行列方向的一阶因果迭代双边滤波，完成后各核给主核发送IPC中断已示完成。第四步，主核接收到N个从核的滤波完成标志，得到I分量图像的基底层，主核通过计算得到I分量图像的细节层，对细节层进行放大处理。主核将处理后的细节层与基底层进行线性融合，得到完整的I分量图像；并与H、S分量合并，得到增强后的HSI图像。然后依次发IPC中断给N个从核。第五步，N个从核收到中断后并行执行空间转换函数，将HSI图像转换成RGB图像。各核执行完成后发IPC中断给主核。第六步，主核激活后将细节增强后的图像输出。作为本技术方案的一种改进，图像增强的处理数据和过程数据都进行缓存，并保持缓存一致性，读写数据的加速效果显著。核间通信和同步使用IPC中断，占用资源较少，多核并行加速效果显著。将较复杂的空间转换函数通过多核来并行执行，大大提高了整个算法的处理效率。作为本技术方案的一种改进，使用新型一阶因果迭代双边滤波器进行图像分层。对每个像素点来说，输出y[n]仅与当前的输入x[n]及上一个像素点的输出y[n-1]相关，即y[n]＝(1-a)*x[n]+a*y[n-1]，其中a为反馈常数。复杂度仅为0(1)，每个像素的输出仅仅是两次加权求和，不需要任何除法操作，计算简单，易于并行分块处理，处理效果显著。而传统的双边滤波比较复杂，涉及复杂的滤波窗口移动和乘除法运算，复杂度为0(w2)，w为滤波窗口边长。本专利技术的有益效果：本专利技术基于一阶因果迭代双边滤波器对图像进行细节增强处理，突出图像中的重要信息，提高图像的清晰度和感知度，保证图像的细节信息不失真，图像增强的效果显著。同时，由于迭代双边滤波图像中行与行、列与列之间相互独立不相关的特点，利用多核DSP的并行处理能力，对图像增强算法进行并行处理和优化，大大提高了图像增强算法的速度，可以应用于对实时性要求较高的领域。附图说明图1为图像细节增强算法示意图；图2为多核DSP平台执行的原理框图。具体实施方式如图2所示，以某型8核(Core0～Core7)DSP嵌入式系统为例，Core0为主核，负责多核的调度和统筹；Core1～Core7是从核，负责执行Core0分配的多核并行任务。Core0对输入的图像进行采集，然后将图像色彩空间转换和迭代双边滤波(包含行方向的滤波和列方向的滤波)任务分配给Core1～Core7并行执行，滤波完成后向Core0反馈完成标志，Core0通过对细节层放大、融合计算得到细节增强后的图像进行输出。下面结合附图对本技术方案做进一步详细说明，同样以某型8核(Core0～Core7)DSP嵌入式系统为例。第一步，Core0对输入的RGB图像进行采集，给从核Core1～Core7依次发送IPC中断，激活从核，同时将图像均分成7块(如果不能均分，每个核分配的行数可不一致，保证并行执行的最优方案即可)，每个图像块与每个从核一一对应。Core1～Core7并行执行色彩空间转换函数，将图像由RGB空间转换到HSI空间。完成后发送IPC中断给Core0。第二步，Core0接收到完成标志中断，提取出I分量图像。Core0依次发IPC中断给Core1～Core7，激活从核；同时，将I分量图像按照行方向均分成7块(如果不能均分，方法同上)，并将每一个图像块对应到每个从核上。Core1～Core7并行执行行方向的迭代双边滤波，完成后各核发送IPC中断给Core0已示完成。第三步，Core0接收到Core1～Core7的完成标志再发送IPC中断给各从核，同样将I分量图像按照列方向均分成7块(如果不能均分，方法同上)对应到各个从核上，Core1～Core7并行执行列方向的迭代双边滤波，完成后各核给Core0发送IPC中断已示完成。第四步，Core0接收到Core1～Core7的滤波完成标志，得到I分量图像的基底层，Core0通过计算得到I分量图像的细节层，对细节层进行放大处理。Core0将处理后的细节层与基底层进行线性融合，得到完整的I分量图像；并与H、S分量合并，得到增强后的HSI图像。然后依次发IPC中断给Core1～Core7。第五步，Core1～Core7收到中断后并行执行空间转换函数，将HSI图像转换成RGB图像。各核执行完成后发IPC中断给Core0。第六步，Core0激活后将细节增强后的图像输出。对于DSP平台上的优化部分，通过调用DSPLIB开发库可以快速的执行某些指令。同时，在图像增强算法处理前，将每个核的内存配置成Cache，并保持Cache一致性，加快内存访问的速度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多核DSP平台上的实时图像细节增强方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，主核对输入的RGB图像进行采集，设从核数量为N，给从核依次发送IPC中断，激活从核，同时将图像均分成N块，如果不能均分，每个核分配的行数可不一致，保证并行执行的最优方案即可，每个图像块与每个从核一一对应；N个从核并行执行色彩空间转换函数，将图像由RGB空间转换到HSI空间；完成后发送IPC中断给主核；第二步，主核接收到完成标志中断，提取出I分量图像；主核依次发IPC中断给从核，激活从核；同时，将I分量图像按照行方向均分成N块，如果不能均分，方法同上，并将每一个图像块对应到每个从核上；N个从核并行执行行方向的一阶因果迭代双边滤波，完成后各核发送IPC中断给主核已示完成；第三步，主核接收到N个从核的完成标志再发送IPC中断给各从核，同样将I分量图像按照列方向均分成N块，如果不能均分，方法同上，对应到各个从核上，各从核并行执行列方向的一阶因果迭代双边滤波，完成后各核给主核发送IPC中断已示完成；第四步，主核接收到N个从核的滤波完成标志，得到I分量图像的基底层，主核通过计算得到I分量图像的细节层，对细节层进行放大处理；主核将处理后的细节层与基底层进行线性融合，得到完整的I分量图像；并与H、S分量合并，得到增强后的HSI图像；然后依次发IPC中断给N个从核；第五步，N个从核收到中断后并行执行空间转换函数，将HSI图像转换成RGB图像；各核执行完成后发IPC中断给主核；第六步，主核激活后将细节增强后的图像输出。...

【技术特征摘要】
1.一种多核DSP平台上的实时图像细节增强方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，主核对输入的RGB图像进行采集，设从核数量为N，给从核依次发送IPC中断，激活从核，同时将图像均分成N块，如果不能均分，每个核分配的行数可不一致，保证并行执行的最优方案即可，每个图像块与每个从核一一对应；N个从核并行执行色彩空间转换函数，将图像由RGB空间转换到HSI空间；完成后发送IPC中断给主核；第二步，主核接收到完成标志中断，提取出I分量图像；主核依次发IPC中断给从核，激活从核；同时，将I分量图像按照行方向均分成N块，如果不能均分，方法同上，并将每一个图像块对应到每个从核上；N个从核并行执行行方向的一阶因果迭代双边滤波，完成后各核发送IPC中断给主核已示完成；第三步，主核接收到N个从核的完成标志再发送IPC中断给各从核，同样...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小剑，楚要钦，刘硕，陈川，闫昆，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61