[发明专利]一种基于多核DSP的高速并行图像匹配方法

说明书

技术领域

本发明属于图像匹配技术领域，具体涉及一种基于多核DSP的高速并行图像匹配方法。

背景技术

图像匹配技术是近年来迅速发展的图像处理技术之一，它已经被广泛地应用于遥感数据分析、计算机视觉、图像处理等领域。图像匹配就是从不同时间,不同传感器或不同视点获得的图像的空间匹配和叠加.这些图像经过必要的变换处理,使它们的空间位置、空间坐标达到匹配，叠加后获得互补信息,增加信息量的过程。

对于各种各样的匹配定位方法，按其利用图像信息的不同，一般可划分为两类，一类是直接基于图像灰度信息的匹配定位方法:另一类是基于图像特征空间信息的匹配定位方法。

基于特征的图像匹配首先提取图像信息的特征，然后以这些特征为模型进行匹配。提取各类图像中保持不变特征，如点特征(包括角点、高曲率点等)、直线段、边缘、轮廓、闭合区域以及统计特征不变量、重心等，作为两幅图像匹配的参考信息。经现有文献的查阅，中国专利号CN200910241543.1，名称是一种基于特征检测的图像匹配方法，其公开了一种利用基准图像基于harris函数的特征检测算法和最邻近匹配算法对测试图像进行匹配。由于很少部分的图像灰度信息被使用，所以这种方法对特征提取和特征匹配的错误更敏感，要求可靠地特征提取和保持特征的鲁棒性和一致性。

基于灰度的图像匹配方法：该类方法通常不需要图像进行复杂的预处理，而是利用图像本身具有灰度的一些统计特征量来衡量图像的相似程度，然后采用某种搜索方法，寻找使相似性度量最大或最小的变换模型的参数值。这些特性包括：灰度相关性、灰度组合，频域分析等。这种方法中由于和像素灰度值有密切关系，易受光照条件影响，且通常只能处理平移变换。但是其算法简单，易于实现，可并行处理，可以用硬件算法提高运算速度。

图像匹配过程具有很大的运算量，并且运算量主要为大量重复进行的乘法和加法运算，中国专利号：200710176506.8，名称是一种基于DSP的并行计算装置及系统，公开了一种采用DSP作为并行运算核心，解决并行计算设备的高成本，高占地面积，高功耗的问题。但传统的单核DSP本身具有运算低，硬件结构不可重构，开发升级周期长等不可移植等的缺点。美国专利文献号2002/0056030A1，名称为：shared program memry for use in multicore DSP devices,提出了包含共享式的程序存储器的多核DSP能减少功耗开销。中国专利号：102073481.A，名称为：多核DSP可重构专用集成电路系统。公开了一种多核DSP可重构专用集成电路系统，以DSP多核阵列为核心，实现了灵活，高效的大规模运算。但是这些专利却未尝试把该方法运用到数字图像处理中。

发明内容

为了克服目前在图像匹配中存在大量重复的乘法运算，需要消耗大量的运算时间的问题，本发明提供了一种基于多核DSP的高速并行图像匹配方法，以实现高速的并行图像匹配。

一种基于多核DSP的高速并行图像匹配方法，采用多核DSP执行以下步骤：

首次粗匹配步骤：分别在原始待匹配图像和模板图像中，每隔d1个像素提取一个像素，得到第一粗匹配区域和第一粗匹配模板；采用第一粗匹配模板在第一粗匹配区域内逐像素点遍历，计算第一粗匹配模板与其在遍历像素点处覆盖的搜索子图之间的相关系数值，选取相关系数值最大者对应的遍历像素点为第一匹配点；在第一粗匹配区域内，以第一匹配点作为基准点确定相关系数值呈逐渐变大趋势的方位；

再次粗匹配步骤：在原始待匹配图像中，以第一匹配点为基准点，沿在首次粗匹配步骤中确定的相关系数呈逐渐变大趋势的方位，提取三个像素点，该三个像素点与第一匹配点一起构成边长为2像素的正方形四角点；计算模板图像与其分别在原始待匹配图像中第一匹配点以及对应提取的三个像素点处覆盖的搜索子图之间的相关系数值，选取其中相关系数值最大者对应的像素点为第二匹配点；

精匹配步骤：在原始待匹配图像中，以第二匹配点为基准点，在第一匹配点以及提取的三个像素点构成的区域内，选取三个像素点，该三个像素点与第二匹配点一起构成边长为1像素的正方形四角点；计算模板图像与其分别在原始待匹配图像中第二匹配点以及对应提取的三个像素点处覆盖的搜索子图之间的相关系数值，选取其中相关系数值最大者对应的像素点为最佳匹配点；

上述三匹配步骤中相关系数值的计算量均分到多核DSP的各核中进行处理。

所述相关系数值的计算方法为：