[发明专利]一种基于FPGA异构计算的桥梁检测方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA异构计算的桥梁检测方法，将基于腐蚀和膨胀运算的SAR图像桥梁目标检测算法编译为AOCX可执行文件；然后将待处理的高分辨SAR图像发送到FPGA板卡，并将编译的AOCX可执行文件在FPGA板卡上进行运行；得到高分辨SAR图像的处理结果。本发明通过在FPGA端并行运算，与现有基于腐蚀和膨胀的SAR图像桥梁目标检测算法在CPU上执行相比，明显减少了运算时间，实现大尺寸SAR图像桥梁目标检测以及实时处理。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于FPGA异构计算的桥梁检测方法。

背景技术

在高分辨SAR图像中，目标的细节特征更加丰富，使得影藏在低分辨SAR图像的一些信息清晰的展现出来。高分辨SAR图像的这一优势使得对目标进行更加精细的检测与识别成为可能。对于高分辨率SAR图像来说，传统的目标检测算法已经不能满足实时性和准确性的要求.

近年来提出了许多桥梁检测的方法，概括来说可以分为两类:a.采用针对SAR图像乘性噪声的边缘检测算子检测出桥梁和河流的边界，再通过桥梁的几何特点全局搜索定位到最终的桥梁位置；b.首先整体分割出河流，再通过搜索单个连通的河流轮廓检测桥梁。在这两种方法中，都使用了一次甚至多次针对河流边界线或连通河流区域的全局搜索，因此难以胜任整景SAR图像中的桥梁目标检测，对长宽高达数万数万像素的大场景SAR图像进行全局搜索边界线或连通河流区域不仅困难，而且容易产生虚警和漏检。因此本文提出了一种简单的桥梁检测算法，相比于前述方法，该方法不是通过全局搜索再剔除虚警的路线来检测桥梁目标，而是使用图像形态学处理中常用的腐蚀和膨胀等逻辑运算来定位桥梁位置。

基于腐蚀和膨胀运算的SAR图像桥梁目标检测算法在CPU上执行虽然有较好的检测效果，但SAR图像数据量大、处理算法结构复杂，导致图像不能实时处理，进而使得桥梁的检测算法运行速度慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于FPGA异构计算的桥梁检测方法，解决了现有的桥梁检测算法中在处理SAR图像时，由于SAR图像数据量大、处理算法结构复杂，导致图像不能实时处理，进而使得桥梁的检测算法运行速度慢的缺陷。

本发明采用以下技术方案：

一种基于FPGA异构计算的桥梁检测方法，将基于腐蚀和膨胀运算的SAR图像桥梁目标检测算法编译为AOCX可执行文件；然后将待处理的高分辨SAR图像发送到FPGA板卡，并将编译的AOCX可执行文件在FPGA板卡上进行运行；得到高分辨SAR图像的处理结果。

更进一步的，本发明的特点还在于：基于腐蚀和膨胀运算的SAR图像桥梁目标检测算法在FPGA板卡上的运行过程包括以下步骤：

S201、SAR图像预处理，包括图像增强和选择Lee滤波对SAR图像进行滤波处理；

S202、河流区域分割，使用单阈值法分割河流区域；

S203、进行桥梁检测获得表征桥梁位置的二值图像；

S204、根据步骤S203确定的二值图像，设置矩形窗口对桥梁进行分割；

S205、在二值图像上，将像素点值为255的像素点所组成的区域作为检测到的桥梁目标。

其中，步骤S203的桥梁检测具体包括以下步骤：

S2031、通过腐蚀和膨胀运算定位出桥梁和河流边界线的位置；

S2032、在获得的桥梁和边界线的二值图像中，去除干扰桥梁检测的边界线。

其中，步骤S2031具体为：

A1、首先对二值图像进行腐蚀运算如下：

I_D＝IΘB_D