基于嵌入式系統(tǒng)的顆粒狀物體高速圖像識別.pdf

1、目前,高速圖像識別技術(shù)在社會各個領(lǐng)域開始嶄露頭角,但是由于高速圖像識別難度高,技術(shù)復(fù)雜,準(zhǔn)確率低,并未得到廣泛的應(yīng)用。高速圖像識別系統(tǒng)具備識別精度高、狀態(tài)穩(wěn)定、抗干擾能力強等特點,能夠?qū)崟r識別目標(biāo)圖像,其性能取決于所采用的目標(biāo)檢測與識別算法,以及系統(tǒng)處理單元的處理能力?，F(xiàn)有的圖像識別處理系統(tǒng)有多種方式實現(xiàn)圖像處理。本系統(tǒng)采用基于視頻處理的數(shù)字信號芯片的軟件實現(xiàn)方式,利用數(shù)字信號芯片的高速信號處理功能,使用軟件實現(xiàn)算法,在運行時大大縮短了

2、執(zhí)行時間,能獲得較高的壓縮率和處理速度,同時這種方案易于升級,算法也可更新。
　　本文要解決的關(guān)鍵問題是在高速圖像輪廓識別過程中如何提高識別速度。文章基于數(shù)字信號處理器與模式識別方法,構(gòu)建了一個用于進行高速圖像識別工作的計算平臺,引入并行處理思想,并研究一種新穎的算法,用以對圖像輪廓識別優(yōu)化工作進行處理。該優(yōu)化算法應(yīng)用到高速圖像識別工作中,將實現(xiàn)更高效的圖像識別,有利于嵌入式系統(tǒng)圖像處理及其后續(xù)工作。
　　文章分別從此系統(tǒng)的

3、硬件部分與算法部分進行分析與設(shè)計。
　　硬件部分選用了CMOS圖像傳感器和DSP數(shù)字信號處理器。其中CMOS圖像傳感器選擇了Micron公司的高速寬VGA高性能圖像傳感器MT9V022,此傳感器具備性能極優(yōu)的全局快門,增加了近紅外的靈敏度并提高了動態(tài)范圍。DSP數(shù)字信號處理器選用了ADSP-BF561處理器。它是Blackfin系列中的高性能產(chǎn)品,針對于多媒體和通信方面的各種應(yīng)用,其核心由兩枚獨立的Blackfin處理器組成,結(jié)合

4、了dual-MAC處理引擎,具備RISC式微處理器指令集優(yōu)點,以及單指令多數(shù)據(jù)多媒體能力。文章規(guī)劃了處理器與高速并行數(shù)模轉(zhuǎn)換器和圖像傳感器的的連接設(shè)計,并詳細描述了系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺Visual DSP++,此工具能夠提供多個DSP同步運行、同步單步執(zhí)行、同步停止等,并能同時觀查各DSP的程序執(zhí)行情況,正確的調(diào)試共享總線的多片DSP系統(tǒng)。文章基于多核計算平臺分析了圖像并行處理的方式、類型等相關(guān)概念。設(shè)計了降低系統(tǒng)總線爭用率的幀存儲器體系

5、結(jié)構(gòu)。并重點分析了如何對圖像區(qū)域進行無損分割與存儲,主要思想是將圖像分成若干區(qū)域,每一個區(qū)域由一個處理器進行匹配處理,保證圖像在空域上進行分割后的各個子區(qū)域進行處理所需的信息無損失,并且處理后的結(jié)果合并起來與對分割前圖像處理結(jié)果相同。文章還分析了Amdahl定律以及在各種情況下的改進,以及Gustafson定律,以上定律均可用于并行處理的性能解析。
　　算法部分基于模式識別理論,引入可變形模板技術(shù)。早期關(guān)于這個領(lǐng)域的研究主要集中在

6、剛體形狀匹配,其中目標(biāo)形狀相對于模板圖像只經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)、尺度變換和仿射變換,這些工作可以通過相關(guān)匹配或Hough變換來獲得。由于圖像處理中存在變化和類內(nèi)差異,任何目標(biāo)形狀都沒有一個嚴(yán)格的幾何模型可以利用,而可變形模板能夠發(fā)生變形以匹配到目標(biāo)形狀,是一個有力的形狀匹配工具?？紤]到馬爾科夫隨機場具備局部證據(jù)和邊緣潛量的特性,本文基于馬爾科夫隨機場來設(shè)計參數(shù)式變形模板。引入信任度傳播理論及其算法,利用信任度傳播算法估計可變形模板技術(shù)中的MA