[发明专利]基于向量处理器的二维图像的连通区域标记方法、处理器和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别地，涉及基于向量处理器(vectorprocessor)的二维图像的连通区域标记方法和系统。

背景技术

连通区域标记(Connected Components Labeling)是对二值图像的邻域像素(contiguous pixels)赋予相同的像素标记的过程，该处理是二维图像(2-D image)处理中一个基本的处理方法，并且还是很多实际图像处理应用，例如图像自动识别、图像跟踪等技术的基础。

连通区域标记处理的一个重要概念就是邻域的定义，在现有技术中，4-邻域(即中心像素及其上、下、左、右四个像素共同组成4-领域)和8-邻域(即中心像素及其周围8个像素共同组成8-邻域)。例如在连通区域标记处理最长使用的区域生长法中，首先对图像进行逐行(列)扫描，每遇到一个未标记的“1”像素点，就分配其一个未使用过的标号，然后对其邻域进行检测，如有未标记过的“1”像素，则赋予相同的标号。反复进行这一操作.直到不存在应该标号为“1”的像素。然后继续图像行(列)扫描，如检测判未标记的“1”像素则赋予其新的标号，并进行与以上相同的处理。整个图像扫描结束，算法也就终止。本发明以4-邻域处理为例。

在很多实际的图像处理应用中，要求快速的连通区域标记，例如快速图像跟踪等应用。因此，为了在二维图像处理中快速执行连通区域标记，现有技术中常常使用SIMD类型(Single Instruction Multiple Dataprocessor)的处理器。SIMD处理器是一种向量处理器，具有并行处理结构，在该结构中，中央控制处理器发出指令，多个单一处理器在两个或多个数据条目上同时执行同样的、等同的行为(例如检索、计算、存储等)等。SIMD处理器可以进行并行处理，这样可以加快处理速度。

现有的以SIMD处理器进行连通区域标记处理的方法中，例如美国专利US7340113B2(Image Processing Apparatus with SIMD-typeMicroprocessor to perform labeling)中公开了一种图像处理设备，包括一个SISD(Single instruction stream and single data stream)类型的中心处理器和多个SIMD类型的辅助处理器，由SIMD类型的辅助处理器执行4-邻域的两个方向的扫描。由于该方法中SIMD类型的处理器只有寄存器，没有自己的存储器，造成处理的数据的缓存量非常有限，处理速度还不够理想；并且，尽管该处理系统中的SIMD类型的处理器硬件上可以支持向量运算，但是该处理系统在连通区域标记处理过程中，并没有利用向量运算单元，因此，其处理速度仍然是非常有限的。

另外在图像处理领域，对于要求处理速度的图像处理运算，经常从硬件上采用图形加速卡，由于图形加速卡的价格都非常贵，因此，这种专用的图像处理设备整体造价都很高。

发明内容

因此，需要一种基于向量处理器的二维图像的连通区域标记方法和系统，该方法和系统能解决图像处理中现有方法不能快速获得连通区域标记的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于向量处理器的二维图像的连通区域标记方法，该方法包括：

对包含连通区域标记的二值图像进行唯一值标记，获得唯一值标记的像素矩阵；

对唯一值标记的像素矩阵进行空区域处理；

对空区域处理后的像素矩阵重复进行传播处理和旋转处理，获得最后的连通区域；

其中，在对像素矩阵进行传播处理时，以向量为单位进行瀑布式扫描。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于二维图像的连通区域标记的向量处理器，包括：

本地存储器，用于存储该向量处理器上执行的指令和数据；

向量计算单元，用于对接收的二值图像进行连通区域标记处理，对所述二值图像，执行以下步骤：

唯一值标记每个像素，获得唯一值标记的像素矩阵；

对唯一值标记的像素矩阵进行空区域处理；

对空区域处理后的像素矩阵重复进行传播处理和旋转处理，获得最后的连通区域；

其中，在对像素矩阵进行传播处理时，以向量为单位进行瀑布式扫描；

全局控制单元，用于对向量处理器上执行的指令程序解码，产生控制信号；

寄存器，用于存储所述向量计算单元要处理的数据；以及

数据传输单元，用于本地存储器、向量计算单元和寄存器之间交换数据。