基于MPCore多核并行化的寬景視覺研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算密集型的嵌入式應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，對(duì)嵌入式平臺(tái)的計(jì)算性能及功耗控制提出了更高的挑戰(zhàn)，而嵌入式多核處理器能夠?qū)崿F(xiàn)高性能同時(shí)保持靈活性和動(dòng)態(tài)低功耗性，已經(jīng)成為嵌入式高性能計(jì)算的一個(gè)有效解決方案。因此對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行并行化改造，使其能夠適應(yīng)于嵌入式處理器的硬件架構(gòu)，發(fā)揮嵌入式多核處理器的并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高性能和低功耗的平衡，具有較大的研究意義。
　　實(shí)時(shí)視頻拼接技術(shù)將若干個(gè)具有視角重疊的圖像傳感器同時(shí)拍攝的場(chǎng)景序列，拼接成寬視角、接

2、近原始場(chǎng)景、沒有明顯縫合痕跡的高分辨率視頻，視頻拼接可以廣泛的應(yīng)用于視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、遙感探測(cè)、醫(yī)學(xué)圖像處理及軍事領(lǐng)域。然而目前視頻拼接技術(shù)研究仍以X86硬件平臺(tái)為主，而基于嵌入式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的視頻拼接在視頻采集質(zhì)量、拼接實(shí)時(shí)性、拼接視覺效果上存在很大的不足，導(dǎo)致基于低功耗、微型的嵌入式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻拼接仍沒有穩(wěn)定可靠的解決方案。
　　課題從圖像拼接技術(shù)原理出發(fā)，分析視頻拼接的工作流程并對(duì)目前基于X86平臺(tái)及嵌入式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的視頻拼

3、接解決方案進(jìn)行比對(duì)分析，研究基于MPCore多核并行機(jī)制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻拼接在技術(shù)路線的可行性;其次分析MPCore多核處理器的體系架構(gòu)特性，比較多核處理器對(duì)稱多處理機(jī)制相比單核處理器在計(jì)算效率、內(nèi)核擴(kuò)展性及功耗管理的優(yōu)勢(shì)，對(duì)嵌入式多核并行的關(guān)鍵技術(shù)深入研究，包括MPCore處理器SMP的工作原理、多核并行改造的分析模型、并行化編程方法及并行效率評(píng)估方法，研究嵌入式并行編程可用的性能分析工具，分析嵌入式并行開發(fā)相比桌面并行開發(fā)存在的難點(diǎn);隨

4、后研究高清圖像傳感器、視頻采集平臺(tái)及VideoCoreⅣ多媒體編解碼引擎的硬件特點(diǎn)及工作流程、基于OpenMAX編程組件實(shí)現(xiàn)雙路同步視頻的實(shí)時(shí)采集及H264編碼，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)通信將編碼視頻流傳輸?shù)組PCore多核平臺(tái)，而MPCore多核平臺(tái)采用OpenMP編程方法完成雙路視頻解碼流程的并行改造，有效提高視頻解碼效率;同時(shí)深入研究不同特征點(diǎn)提取算法在復(fù)雜度、算法魯棒性的差異性，采用了SURF特征點(diǎn)提取算法并對(duì)SURF算法進(jìn)行并行化分析，針

5、對(duì)已有SURF并行方法存在的多核間負(fù)載不平衡、并行效率不高等問題，提出了動(dòng)態(tài)人工池流水并行機(jī)制來提高SURF算法的執(zhí)行效率，并對(duì)RANSAC特征點(diǎn)變換矩陣計(jì)算進(jìn)行并行化改造，同時(shí)采用多核并行優(yōu)化的透視投影變換及帶閾值漸變均值融合算法完成同步視頻幀的拼接。測(cè)試結(jié)果顯示，基于MPCore多核并行化的視頻拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了雙路同步480P視頻每秒28幀的拼接、720P視頻每秒12幀的拼接，且拼接視頻比較平滑、沒有明顯的縫合痕跡，有效提高了人工視覺