【技术实现步骤摘要】
一种变分光流FPGA实现方法、系统、存储介质、终端
本专利技术属于计算机视觉处理
，尤其涉及一种变分光流FPGA实现方法、系统、存储介质、终端。
技术介绍
目前，计算机视觉是一门主要研究如何利用图像进行表达的学科。作为计算机视觉的分支，光流估计是一种广泛应用的像素运动表示方法，是计算机视觉领域最基础、最广泛的问题之一。目前主流的光流估计方法是基于变分优化技术的光流算法。变分优化技术将光流估计问题描述为目标能量函数的最小化问题，通过对目标能量函数的求解，将最终的问题转化为一个超大型线性方程的求解问题。典型的变分光流技术通常包括预处理、线性方程组构建、方程求解等步骤，这些步骤计算复杂度相当高。常见的的变分光流实现主要基于C/C++、Matlab等高级语言进行实现，由于变分光流极高的计算复杂度导致基于高级语言的实现运行速度慢，从而应用场景受限。针对采用高级语言实现的变分光流算法速度慢的问题，通常将算法分为多个模块，在通用处理器上采用多线程技术实现多个模块的同时运行，以提高处理器利用率。FPGA(FieldProgrammab...
【技术保护点】
1.一种变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述变分光流FPGA实现方法包括：/n第一步，对两帧输入图像的预处理，包括图像色彩空间转换和图像去噪，输出为两幅预处理后的图像；/n第二步，预处理后的图通过图像邻域像素计算出当前像素的水平方向梯度、垂直方向梯度；同时，通过两帧图像中对应位置的像素计算出时间方向的梯度；/n第三步，根据图像预处理模型、图像梯度计算模型的输出，计算出变分光流计算所需的大型线性方程组的参数；/n第四步，通过迭代计算模型对最终的光流输出进行求解。/n
【技术特征摘要】
1.一种变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述变分光流FPGA实现方法包括：
第一步，对两帧输入图像的预处理，包括图像色彩空间转换和图像去噪，输出为两幅预处理后的图像；
第二步，预处理后的图通过图像邻域像素计算出当前像素的水平方向梯度、垂直方向梯度；同时，通过两帧图像中对应位置的像素计算出时间方向的梯度；
第三步，根据图像预处理模型、图像梯度计算模型的输出，计算出变分光流计算所需的大型线性方程组的参数；
第四步，通过迭代计算模型对最终的光流输出进行求解。
2.如权利要求1所述的变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述第一步包括：当输入是彩色图像经过色彩空间转换模块转换为灰度图像，若输入图像本身是灰度图像保持原始输入；通过图像行缓存模块实现窗口列向量的提取，然后由延迟缓存单元缓存多拍列向量后输出当前像素对应的滑动窗口，得到滑动窗口后，通过矩阵乘法单元实现窗口像素与滤波器模板像素的点乘，之后通过累加求和单元实现所有点乘结果的所有元素的累加和即为该窗口对应像素的最终输出。
3.如权利要求1所述的变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述第二步包括：图像梯度计算实现两帧图像的水平x方向梯度、垂直y方向梯度、时间t方向梯度，x方向的梯度由延迟单元实现左右相邻像素的灰度值相减进行计算；y方向梯度由行缓存单元实现上下相邻像素的提取后相减进行计算。
4.如权利要求1所述的变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述第三步包括：参数计算实现变分光流计算所需构建的大型线性方程组的参数的计算，变分光流计算过程中需要计算Ψ函数的值，以Ix表示图像x方向梯度Iy表示y方向梯度It表示时间方向梯度u表示初始化的x方向光流v表示初始化的y方向光流，ε表示常数，则Ψ公式表示为：
变分光流最终所需的线性方程共5组系数分别是A11、A12、A22、B1、B2，公式表示为：
Ψ函数作为参数计算模块中一个独立单元，其他参数通过信号线连接到一起通过计算后输出，其所需参数包括Ix、Iy、It、u、v。
5.如权利要求1所述的变分光流FPGA实现方法，其特征在于，所述第四步包括：光流解算需要Φ函数的计算值，计算需要用到初始光流值的梯度值，假定当前光流初始值(u,v)在x和y方向上的梯度分别表示为ux、uy、vx、vy，则Φ函数公式表示为：
6.如权利要求5所述的变分光流FPGA实现方法，其特征在于，光流求解实现对构建的大型线性方程组进行求解，将参数计算模块计算的A11、A12、A22、B1、B2、Φ作为参数数对方程...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾媛，李鑫，李娇娇，宋彬，王养利，李云松，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。