一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法技术

本发明专利技术涉及GPU计算技术领域，具体为一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，该方法包括有二值序列滤波和二值图像的特制形态学运算由简化和加速两个部分组成，本发明专利技术二值序列滤波、二值图像形态学运算进行简化和加速，经过化简的二值序列滤波，只需将滤波窗口内的位列值与其反向位列值相加，再判断相加的和与某特定值的大小，即可决定滤波的输出值，一次滤波的计算只执行了一次加法，将二值图像的形态学运算中的

【技术实现步骤摘要】
一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法


[0001]本专利技术涉及CPU计算
，具体为一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法。

技术介绍

[0002]在对二值序列或二值图像的运算处理过程中，经常会对序列或图像进行局部统计以达到滤波或形态学操作等目的。如二值图像的腐蚀操作，统计局部的腐蚀核内的像素为均为1时，该像素坐标点的腐蚀核运算输出1。在某个状态量的二值序列中，如果有不稳定的跳变或干扰，则需对二值序列进行滤波，此时也将对二值序列进行
‘0’
和
‘1’
的数量统计。
[0003]在MCU或CPU中，对二值序列或二值图像的
‘0’
、
‘1’
统计，一般是将二值局部核窗口内的二值数据求和，假设统计窗口的长度为N，则核窗口进行一次滤波的加法次数是N
‑
1。如果二值序列的长度为L，则核窗口进行滤波的次数是L
‑
N+1次，执行的加法次数是(N
‑
1)*(L
‑
N+1)。加法操作严重降低了二值序列的滤波处理速度，故需对加法操作进行化简加速。
[0004]在二值图像的腐蚀和膨胀中，普通的腐蚀和膨胀，只需统计核窗口内是否全为
‘1’
或至少有一个
‘1’
。这样通过改变核的大小和腐蚀、膨胀的次数，可以调整腐蚀、膨胀的程度，从而断开图像中不同连接程度的物体或不同程度地连接物体。但这样的缺陷有：如果腐蚀想断开连接程度高，连接交际边界长的物体，需增大腐蚀核窗口或增加腐蚀次数，这都会使物体体积缩小的程度加深。如果对二值图像的腐蚀核窗口内求和，增加对核窗口内
‘1’
数量的判断，来决定是否腐蚀，则通过改变对核窗口内
‘1’
判决的数量，来改变腐蚀的倾向。在核窗口内
‘1’
的数量大于核窗口面积一半的情况下，降低腐蚀核窗口内对
‘1’
数量判决的阈值，则可以使
‘1’
数量偏多的位置更不容易被腐蚀，腐蚀更多作用在物体突出物附近，使物体以更光滑的方式进行腐蚀。此时统计核窗口内
‘1’
的数量也需用到加法进行求和，如果核窗口面积较大或整体图像像素较多，则执行加法操作次数将会至少达千万次，需要对加法求和计算进行化简。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，该方法包括有二值序列滤波和二值图像的特制形态学运算由简化和加速两个部分组成。
[0007]优选的，所述二值序列滤波特制形态学运算简化过程包括以下步骤：
[0008]步骤1：滤波窗口内的位列作为正向位列，其合并连接所成的二进制值称其为正向位列值；
[0009]步骤2：该正向位列的倒序称其为反向位列，其合并连接所成的二进制值称其为反向位列值；
[0010]步骤3：滤波窗口内的正向序列和其反向序列之和，大于或等于滤波判决输出为“1”最小镜像和，即可让滤波输出为
‘1’
。
[0011]优选的，所述二值图像的特制形态学运算简化包括以下步骤：
[0012]步骤1：如果通过腐蚀的核窗口的条件是核窗口全为
‘1’
，则该像素位置点可以通过腐蚀核；
[0013]步骤2：如果通过腐蚀核的条件是核窗口内
‘1’
的数量大于m，转换为对该长序列内
‘1’
的数量是否大于m的判断。
[0014]优选的，所述二值序列滤波和二值图像的特制形态学运算由加速过程，将二值图像的形态学运算中的
‘1’
值数量统计，化简为序列值与其反向序列值相加得镜像和，并通过判断该镜像和是否超过预定的阈值而确定
‘1’
值数量是否达到腐蚀核输出
‘1’
的条件。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：经过化简的二值序列滤波，只需将滤波窗口内的位列值与其反向位列值相加，再判断相加的和与某特定值的大小，即可决定滤波的输出值，一次滤波的计算只执行了一次加法，与(N
‑
1)次相比已大大优化节省了很多处理时间(N为滤波窗口长度)。
[0016]本专利技术的加速计算，将二值图像的形态学运算中的
‘1’
值数量统计，化简为序列值与其反向序列值相加得镜像和，并通过判断该镜像和是否超过预定的阈值而确定
‘1’
值数量是否达到腐蚀核输出
‘1’
的条件。省去了对腐蚀核内逐个像素二值的累加或判断。
附图说明
[0017]图1为二值序列滤波加速图；
[0018]图2为二值图像腐蚀图。
具体实施方式
[0019]下面为了加深对本专利技术的理解和认识，将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述和介绍，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，并非对本实施例进行任何形式上的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]请参阅图1
‑
2，本专利技术提供一种技术方案：正向位列值，该正向位列的倒序(即位列的最高位倒序为位列的最低位，以此类推)称其为反向位列，其合并连接所成的二进制值称其为反向位列值。
[0021]假设滤波窗口长度为5，且设定为窗口内
‘1’
的个数超过一半则滤波输出
‘1’
，则二进制数，滤波判决结果为
‘1’
且位列中
‘0’
最多的位列有：“11100”、“11001”、“10011”、“00111”、“01110”、“11010”、“10101”、“01011”、“10110”、“01101”，可以看出这些位列可以互为正反位列，正反位列相加称为镜像和。以n表示位列长度5，在这些位列中，如果让其中一个位列的第x位的“1”上升一位(最低位为第0位)，则会使该位列数值增加2^x；如果让其第x位的“1”下降一位，则会使该位列数值减少2^(x
‑
1)。可得当一个位列的第x位“1”上升一位时，其反向位列的第(n
‑
x
‑
1)位“1”会下降，反向位列数值减少了2^(n
‑
x
‑
2)。从而可以得出，当一个位列的第x位“1”上升一位时，其与其反向位列之和的增量为：
[0022]△
＝2^x
‑
2^(n
‑
x
‑
2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0023]求
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，其特征在于：该方法包括有二值序列滤波和二值图像的特制形态学运算由简化和加速两个部分组成。2.根据权利要求1所述的一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，其特征在于：所述二值序列滤波特制形态学运算简化过程包括以下步骤：步骤1：滤波窗口内的位列作为正向位列，其合并连接所成的二进制值称其为正向位列值；步骤2：该正向位列的倒序称其为反向位列，其合并连接所成的二进制值称其为反向位列值；步骤3：滤波窗口内的正向序列和其反向序列之和，大于或等于滤波判决输出为“1”最小镜像和，即可让滤波输出为
‘1’
。3.根据权利要求1所述的一种二值序列滤波、二值图像形态学运算的加速计算方法，其特征在于：所述二值图像的特制形态学运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜寒峰，
申请(专利权)人：深圳市合信自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：