一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法技术

本发明专利技术公开一种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法，包含以下步骤：图像存储完毕，地址产生模块一计算下一行地址，对应RAM中的图像数据读出到第二行/第一行的缓存区；同时地址产生模块二开始对第一行/第二行进行压缩列地址，对应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，直至完成一行的压缩操作；当第一次写满M行的输出缓存，地址产生模块三开始工作；压缩级不变时，地址产生模块三对从第N-M行到第N-1行这M行的输出缓存的数据进行输出操作，并从其输出缓存中读出数据，直到该数据长度为当前压缩级的对应行宽；压缩级变化时，地址产生模块三所对应的操作指针指向下K行；重复上述步骤至图像压缩遍历完成。本发明专利技术的方法，其占用资源少、运行速度快。

A method of image size compression traversal based on hardware parallel architecture

The invention discloses a method of image compression through parallel hardware architecture based on size, which comprises the following steps: image storage address generation module is completed, a calculation of the next line address, image data corresponding to the buffer in the RAM read second line / first line; at the same time address generation module two at the start of the first line / line second the compression column address, the corresponding data output to the output buffer cache line N in the N cycle in 1 to M+K in a row, until the compression operation is completed; when the output buffer for the first time to fill M, address generation module three; compression level unchanged, three of the address generation module the N-M line to line N-1 the M line of the output cache data output, and read data from the output cache, until the data length of the corresponding line current compression level wide; compression level changes, The address generating module three corresponds to an operation pointer pointing to the lower K row; repeats the step to the image compression traversal. The method of the invention has less resource occupation and fast operation speed.

【技术实现步骤摘要】
—种基于硬件并行架构的图像尺寸压缩遍历方法
本专利技术涉及目标特征查找
，具体涉及。
技术介绍
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
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Iinebuffer缓冲进行遍历。使用Iinebuffer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Iinebuffer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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供，其占用资源少、运行速度快。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现:，包含以下顺序的步骤:(I)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I至M+K中循环；[0021 ] (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I ;(6)重复步骤(3)至步骤(5)，直到第一次写满M行的输出缓存，地址产生模块三开始工作；(7)在压缩级不变情况下，地址产生模块三对从第N-M行到第N-1行这M行的输出缓存的数据进行输出操作，其中N为步骤(4)中正在操作的输出缓存编号，当N-M小于I时N-M等于N+K，当N等于I时，N-1等于M+K，同时从这M行的输出缓存中读出数据，直到读出数据的长度为当前压缩级对应的行宽；(8)在压缩级变化的情况下，由于压缩级变化导致每行像素点变少，当步骤(5)中完成第N行操作后，步骤(7)中还没完成对N-M到N-1这M行的输出缓存数据的处理，所以如果步骤(7)没完成，则在步骤(5)完成第N行操作后，继续进行步骤(4)和步骤(5)，对第N+1行进行操作，步骤(7)中操作的M行输出缓存的编号不变，如果步骤(7)完成，则等待步骤(5)完成；(9)重复步骤(3)到步骤(8)，直到一副图像压缩遍历完成。所述的步骤(3)，具体为:地址产生模块一根据压缩因子a以及当前压缩级c计算当前压缩级对应的下一行的地址，并从RAM中提取出来存储在缓存区中，计算方法为:设已经进行了 η行的压缩，计算第n+1行的行地址为floor (n*ac)，floor函数表示向下取整。所述的步骤(4)，具体为:地址产生模块二根据压缩因子a以及当前压缩级c计算当前压缩级对应的下一列的地址，并从缓存区中提取数据出来，计算方法为:设已经进行了η列的压缩,计算第n+1列的列地址为floor (n*ac), floor函数表示向下取整。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:1、所需硬件资源少、成本较低:本专利技术遍历方法的硬件架构包括一块片外RAM，两行缓存区，一个数据选择器，M+K行输出缓存，三个地址产生模块，K由压缩因子a决定，K等于a向上取整，例如压缩因子a为5/4，K等于2 ;M由遍历窗口高度决定，窗口尺寸为20*25，则M=25 ;缓存区的大小由原图像长度决定，例如图像尺寸为640*480，则缓存区长度为大小为640 ;输出缓存长度由第一级的压缩长度决定，例如压缩因子为1.25，原图像长度为640，由第三级开始压缩，则输出缓存长度为640/ (1.25) 3=327 (向下取整)。2、运行速度快:本专利技术能对一副图像尺寸进行指定压缩比例的压缩操作并能在一级压缩中进行不间断的窗口遍历操作，在两级压缩跳变过程中只需等待极短时间即可进行下一级压缩图像的遍历操作，运行速度较快。【附图说明】图1为本专利技术所述的的硬件架构图；图2为图1所述方法的地址产生模块一和地址产生模块二协同进行图像压缩的操作示意图；图3为图1所述方法的遍历操作图。【具体实施方式】，包含以下顺序的步骤:(I)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中的图像数据读出本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；（6）重复步骤（3）至步骤（5），直到第一次写满M行的输出缓存，地址产生模块三开始工作；（7）在压缩级不变情况下，地址产生模块三对从第N?M行到第N?1行这M行的输出缓存的数据进行输出操作，其中N为步骤（4）中正在操作的输出缓存编号，当N?M小于1时N?M等于N+K，当N等于1时，N?1等于M+K，同时从这M行的输出缓存中读出数据，直到读出数据的长度为当前压缩级对应的行宽；（8）在压缩级变化的情况下，由于压缩级变化导致每行像素点变少，当步骤（5）中完成第N行操作后，步骤（7）中还没完成对N?M到N?1这M行的输出缓存数据的处理，所以如果步骤（7）没完成，则在步骤（5）完成第N行操作后，继续进行步骤（4）和步骤(5)，对第N+1行进行操作，步骤(7)中操作的M行输出缓存的编号不变，如果步骤（7）完成，则等待步骤（5）完成；（9）重复步骤（3）到步骤（8），直到一副图像压缩遍历完成。...

【技术特征摘要】
1.一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: (O原始图像数据存储到RAM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I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I ; (6)重复步骤(3)至步骤(5)，直到第一次写满M行的输出缓存，地址产生模块三开始工作； (7)在压缩级不变情况下，地址产生模块三对从第N-M行到第N-1行这M行的输出缓存的数据进行输出操作，其中N为步骤(4)中正在操作的输出缓存编号，当N-M小于I时N-M等于N+K，当N等于I时，N-1等于M+K，同时从这M行的输出缓存中读出数据，直到读出数据的长度为当前压缩级对应的行宽； (8)在压缩级变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐向民，陈晓仕，吴岱玲，黄帅凯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：