[发明专利]光电导航系统中高效资源利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理方法，尤其是一种光电导航系统中高效资源利用的方法，属于光电导航处理的技术领域。

背景技术

光学图像定点设备和光学视频设备等装置的图像撷取，如无线光电鼠标、光电导航器等。该类设备都需要通过光照反馈撷取系列图像，然后对图像进行处理并给出运动矢量。

LED照射到背景面上，背景反馈的光线经过透镜成像至像素阵列中，（像素阵列实为二维的感光元件阵列），经过模数转换（ADC）撷取到完整的数字图像。系统对采集到的数字图像进行图像处理，并计算出运动矢量，以实现光电导航。

目前，光电导航中多采用流水线（Pipeline）结构，所述的流水线结构，可以参考图1。出于成本的考虑，大部分光电导航系统采用单存储器架构，为避免总线冲突，多采用pipeline（流水线）结构。假设从图像传感器中采样（即模数转换）用时Ta，图像处理用时Tb，运动计算用时Tc，那么一个运算周期至少为Ta+Tb+Tc。

假设Pixel Array（像素阵列）大小为N*M，一般数据处理的流程是先采样N*M个像素并存入存储单元内，此为原始图像数据；原始图像数据通常噪声较大，需要进行图像处理，而图像处理的过程是按照行或者列依次逐个像素进行的，所以原始图像和处理后的图像会同时存在于存储器中，存储单元扩展为2*N*M；进行图像匹配至少需要2帧图像以求取运动向量，需增加一个区间N*M用于存储另一帧处理后的图像。综上所述，总存储单元数为3*N*M。

由上述可知，现有的光电导航系统中需要占用大量的硬件资源，同时在光电导航中需要较长的时间，难以适应特殊场合下的光电导航需求以及高精度、实时性高的导航要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种光电导航系统中高效资源利用的方法，其能确保光电导航系统的处理能力，提高光电导航系统的资源利用效率，降低成本，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述光电导航系统中高效资源利用的方法，包括图像处理器以及用于采集图像的图像传感器，所述图像传感器通过模数转换模块与图像处理器连接；模数转换模块以及图像处理器均与存储器连接；在模数转换模块对图像传感器撷取的图像数据进行模数转换，并将所述模数转换后的图像数据存入存储器内时，图像处理器能对存储器内已存储转换的图像数据同步进行所需的处理。

在对已存储转换的图像数据进行处理，且对于相邻两次的图像数据处理，图像处理器保留相邻两次处理过程所需共用的图像数据，并读入所需的图像数据，以用读入的图像数据与保留的图像数据进行所需的处理过程。

图像处理器对存储器内呈阵列的图像数据进行处理时，图像处理器采用蛇形或Z字形顺序对阵列的图像数据进行处理。

在采用蛇形顺序对阵列的图像数据处理时，图像处理器以水平阵列或垂直阵列方向作为主移动方向，以邻近水平阵列中的末尾元素或邻近垂直阵列中的末尾元素为新的图像数据处理起点，形成蛇形的图像数据处理顺序。

对存储器内的图像数据由图像处理器已进行所需处理且后续的处理中不再使用所述图像数据时，图像处理器能允许模数转换模块将模数转换后的图像数据覆盖存储器内上述不再使用的图像数据。

所述图像处理器包括DSP。所述存储器包括SRAM、寄存器或逻辑存储单元。

与现有技术相比，本发明具有的优点：

1、节约时间，提高帧率：采用流水线结构时，用于图像处理的时间（以5*5算子为例）需要约2000个时钟周期，本发明由于采用了模数转换与图像处理的并行操作、图像处理器在进行相邻两次的图像数据处理时保留共用的数据、蛇形计算顺序，图像处理的时间可以忽略，基本被数据转换所包含。

2、节约了存储空间：现有技术中需要在存储空间中为原始数据保留16*16个存储单元，本发明由于运用了模数转换与图像处理的并行操作和存储器复用，大大减低了存储单元数。

综上所述，相比于现有技术，本发明无论是在性能还是成本方面都有明显的优势，所以本发明具有较强的实用价值。

附图说明

图1为现有光电导航系统中的流水线架构示意图。

图2为本发明光电导航系统中资源复用的架构示意图。

图3为16*16的图像示意图。

图4为5*5的二维算子示意图。

图5为以P100为中心的5*5的邻域。

图6为本发明存储器中数据分布的示意图。

图7为本发明计算P44增强像素时读入至图像处理器的阵列示意图。