[发明专利]一种二维矩阵匹配方法及电路

说明书

技术领域

本发明属于矩阵匹配技术领域，具体涉及一种二维矩阵匹配方法及电路。

背景技术

在图像处理、模式识别和信息搜索等众多领域，都需要应用二维矩阵的匹配运算。常用的匹配运算包括绝对差、均方差和积相关等方法，在实际中会根据具体应用，从精度、效率和通用性三个方面衡量以选择较优的算法。虽然匹配算法有所不同，但归根结底都是两个二维矩阵对应点的遍历计算，即作为目标的小矩阵与包含所有待匹配数据的大矩阵中所有和上述小矩阵大小相同的子矩阵之间的相关性计算。

现有的匹配方法中，需要预先开辟出一个二维小矩阵、一个二维大矩阵和一个与小矩阵大小相同的二维运算缓存区，每一次匹配运算都需要从大矩阵中截出与小矩阵同样大小的子矩阵放入运算缓存区，数据的抽取控制非常复杂，如图1所示。实现上述匹配方法的电路中，因为二维存储空间由多个一维内存构造而成，在硬件实现中，每构造一个一维内存，即使内存容量很小(通常小于1K)，都要独占一个块内存(4K以上)，浪费了大量宝贵的块内存资源；因为每一次匹配运算都需要从大矩阵内存中截出与小矩阵同样大小的子矩阵放入运算缓存区，导致需要较多的时钟周期才能完成相应的操作，降低了运算速度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有二维矩阵匹配方法需要设置运算缓存区，抽取控制过于复杂；现有二维矩阵匹配电路浪费大量块内存资源。

本发明的技术方案如下所述：

一种二维矩阵匹配方法，包括以下步骤：

步骤1.构建小矩阵存储模块；步骤2.构建大矩阵存储模块，其包括大矩阵存储模块A和大矩阵存储模块B；步骤3.小矩阵存储模块与大矩阵存储模块A进行匹配；步骤4.整合匹配结果，完成匹配运算。

其具体步骤如下所述：

步骤1.构建小矩阵存储模块：

小矩阵存储模块为m×n二维存储矩阵，用于存储1～m×n#目标数据；

步骤2.构建大矩阵存储模块：

大矩阵存储模块用于存储待匹配的所有数据，其包括两个子存储模块：大矩阵存储模块A和大矩阵存储模块B；其中，大矩阵存储模块A为m×N二维存储矩阵，初始时刻用于存储第1～(m×N)#待匹配数据；大矩阵存储模块B为一维存储矩阵用于存储第(m×N+1)～(M×N)#待匹配数据；

步骤3.小矩阵存储模块与大矩阵存储模块A进行匹配：

步骤3.1.第1次匹配：

步骤3.1.1.第1次匹配中，小矩阵存储模块与大矩阵存储模块A中和小矩阵存储模块同样大小的所有子矩阵进行匹配运算；

步骤3.1.2.大矩阵存储模块A进行数据替换，替换方式为：取出大矩阵存储模块B的前N个数据覆盖大矩阵存储模块A的第1行数据；

步骤3.1.3.进行步骤3.1.2的同时，小矩阵存储模块进行行变换；变换方式为：上一行数据移动至下一行，第m行数据移动至第1行；

步骤3.2.第i次匹配(i＞1)：

步骤3.2.1.小矩阵存储模块与大矩阵存储模块A中和小矩阵存储模块同样大小的所有子矩阵进行匹配运算；

步骤3.2.2.判断大矩阵存储模块B是否还有未被取出的数据：如果大矩阵存储模块B没有未被取出的数据，则跳过步骤3中的剩余步骤，直接进行步骤4；如果大矩阵存储模块B有未被取出的数据，则对大矩阵存储模块A进行数据替换；替换方式为：取出大矩阵存储模块B未被取出过的数据中的前N个数据，覆盖大矩阵存储模块A前一次被替换的数据所在行的下一行数据，若前一次被替换的数据所在行为第m行，则覆盖大矩阵存储模块A经前一次数据替换后的第1行数据；

步骤3.2.3.进行步骤3.2.2的同时，小矩阵存储模块进行行变换；变换方式为：上一行数据移动至下一行，第m行数据移动至第1行；

步骤4.整合匹配结果，完成匹配运算。

一种用于上述二维矩阵匹配方法的二维矩阵匹配电路，其包括小矩阵存储模块控制电路和大矩阵存储模块控制电路，大矩阵存储模块控制电路包括大矩阵存储模块A控制电路和大矩阵存储模块B控制电路。