[发明专利]归一化相关图像模板匹配多核并行高效实现方法和装置

摘要

本发明归一化相关图像模板匹配多核并行高效实现方法和装置，通过构建包括高速相关运算模块、模板图实时图数据外部存储器、微处理器、结果存储器的装置实现，归一化相关系数计算主要由高速相关运算模块中的模板图灰度值求和模块，模板图灰度值平方求和模块，后续计算模块、实时图灰度值总和分时输出缓冲模块、实时图灰度值平方总和分时输出缓冲模块、实时图模板图灰度值乘积总和模块分时输出缓冲模块，以及q个重复并行运算核模块实现。方法采用模板图数据行数个2选1多路选择器即可实现模板图和实时图数据的对应计算；同时实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和、实时图模板图灰度值乘积总和的分时输出缓冲实现了后续计算和模板图共享。

主权项

1.一种归一化相关图像模板匹配多核并行高效实现方法，其特征在于：所述方法包括有如下步骤：(1)根据核的数目q，设定每个核处理的实时图的数据块行间距为d＝ceil((K‑M+1)/q)，其中ceil()为向上取整运算，K、M分别为实时图和模板图的行数；(2)从外部存储器中读取每一行模板图数据分别存储到A组对应的每一个内部RAM缓冲块中，同时进行模板图灰度值总和模板图灰度值平方总和计算，按核的顺序依次读入每一个核x(x＝1,…,q)对应的(x‑1)*d到(x‑1)*d+M‑1行实时图数据分别依次存储到核x对应的内部实时图数据RAM缓冲块，同时进行核x对应的整个实时图第(x‑1)*d行第0列(u＝0,v＝0)搜索位置处实时图灰度值总和实时图灰度值平方总和计算，同时存储到实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和分时输出缓冲中，其中对于每一个核x当前搜索位置行、列序号初始化为u＝0,v＝0，对应实时图搜索位置u0＝(x‑1)*d+u,v＝0；(3)选通第A组模板图内部RAM缓冲块，所有核同时计算第u行(对于核x，u从0开始，针对每个核对应块的行数)第0列(v＝0)模板图实时图灰度值乘积总和同时存储到模板图实时图灰度值乘积总和分时输出缓冲中；(4)每一个核x采用一加一减两步操作同步计算搜索位置第u行第1列(v＝1)的实时图灰度值总和及实时图灰度值平方总和同时存储到实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和分时输出缓冲中；(5)由步骤3和4相同的方式，所有核同步依次计算出模板图实时图灰度值乘积总和、实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和，并且同步存储到相应的分时输出缓冲中，在下一列计算模板图实时图灰度值乘积总和、实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和的同时，按核的顺序依次从分时输出缓冲中同时输出各个核的模板图实时图灰度值乘积总和、实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和，同时计算当前行后续各列v归一化相关系数直到每一个核所有列计算完成；(6)与步骤3到步骤5同时进行模板图数据重排，即按所有同步进行运算的核下一行(u+1)搜索时其实时图数据内部RAM缓冲块的计算行顺序从外部存储器中读取模板图数据并存储到对应的B组模板图内部RAM缓冲块中；(7)在步骤3到步骤6中所有核同步进行的相关计算及同时进行的模板图数据重排都完成后，按核的顺序依次读入每一个核x下一行(u+1)实时图数据存储到每一个核x数据已经无效的内部实时图RAM缓冲块，同时计算每一个核x当前行u+1第0列(v＝0)的实时图灰度值总和实时图灰度值平方总和同时存储到实时图灰度值总和、实时图灰度值平方总和分时输出缓冲中；(8)对步骤3、步骤6中用于并行计算输入和数据重排的A组和B组模板图内部RAM缓冲块进行功能互换，采用步骤3到步骤7相同的方式进行类似操作，所有核计算出相应数据块后续各行各列归一化相关系数。