【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理，更具体地，涉及一种图像fhog特征提取装置。
技术介绍
1、fhog特征是在hog特征的基础上进行的优化，一方面，它将梯度方向相反的两个梯度方向直方图区间进行区分，对原图进行对方向敏感和不敏感的像素级特征映射；另一方面，采用“softbinning”方法，每个像素使用双线性插值对围绕该像素的多个cell的梯度直方图做出贡献。fhog特征对光照的影响不敏感，并具有一定的抗形变能力，在目标跟踪领域具有广泛的应用，如kcf和dsst等目标跟踪算法中，都采用了fhog特征。
2、在嵌入式系统中，部署kcf和dsst等目标跟踪算法，对算法的实时性具有较高的要求。而嵌入式系统往往受限于面积、功耗、资源等，在进行fhog特征提取时，由于fhog特征计算复杂，特征维数高，涉及大量的乘除法运算，会产生大量的时间开销，影响整体的目标跟踪算法的实时性。为了解决上述问题，一种现有方案是采用定点数计算进行fhog特征提取，虽然会大大减少计算量、硬件资源开销和功耗，但是和浮点数计算相比，会带来特征结果精度的损失。因此，在资源受限、低功耗的嵌入式系统中，设计一种较高精度的用于逐帧图像提取fhog特征的装置是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种图像fhog特征提取装置，用以解决现有技术无法在满足精度要求的前提下，以较快的运算速度提取图像的fhog特征的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种图像
3、梯度直方图统计模块用于统计待处理图像中每个cell的直方图特征向量；cell为对待处理图像进行不重叠划分后的像素块，共有c1×c2个，记为cell(i,j)，i＝0,1,2...c1-1，j＝0,1,2...c2-1；
4、直方图缓存模块包括：k个bank缓存单元，记为kbank(a,b)，a＝0,1,2...c-1，b＝0,1,2...c-1，k＝c×c；kbank(m,n)用于缓存cell(i,j)的直方图特征向量；m＝i％c；n＝j％c；k为关联cell的最大数量；关联cell为像素点a能够贡献到的cell；
5、转换模块用于将所有cell的直方图特征向量转换为fhog特征；
6、其中，梯度直方图统计模块包括：
7、梯度计算单元，用于计算待处理图像的任一像素点a处的梯度向量[dx,dy]；
8、bin计算单元，用于计算梯度向量[dx,dy]对应的角度范围，得到对应的bin编号idx；bin为对区间[0,360°)进行角度等分后的各角度范围；
9、关联幅值计算单元，用于并行计算像素点a对各关联cell的贡献值；
10、读写控制单元用于并行地将各关联cell的直方图特征向量从对应的bank缓存单元中读取出来后，并行执行加和操作，得到新的关联cell的直方图特征向量，并重新写回对应的bank缓存单元中；加和操作为将关联cell的直方图特征向量的第idx维数据加上像素点a对该cell的贡献值。
11、进一步优选地，bin计算单元用于将向量[|dx|,|dy|]与区间[0,90°)内各个bin的单位向量进行并行点积，得到最大点积值所对应的bin，进而基于梯度向量[dx,dy]的方向，得到梯度向量[dx,dy]对应的角度范围，进而得到对应的bin编号idx；
12、其中，bin的单位向量为对应角度范围的中间角度方向的单位向量。
13、进一步优选地，关联幅值计算单元用于获取像素点a的关联cell，以及对应的贡献系数，并行地计算像素点a的梯度幅值与不同贡献系数之积，得到像素点a对各关联cell的贡献值。
14、进一步优选地，上述梯度直方图统计模块还包括：像素缓存单元，用于对待处理图像进行像素行缓存，每次缓存的像素个数为2w+1；
15、像素缓存单元包括：寄存器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7以及第一缓存和第二缓存；寄存器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7分别用于缓存一个像素，第一缓存用于缓存w-3个像素，第二缓存用于缓存w-3个像素；w为对待处理图像的宽度；缓存待处理图像中的像素按照z字型扫描方向从左上到右下依次输入至像素缓存单元中，以先入先出的方式进行缓存，依次经过r1、r2、第一缓存、r3、r4、r5、第二缓存、r6和r7后，最终输出；
16、梯度计算单元用于当寄存器r4中缓存有像素时，判断r4中像素在待处理图像中的位置，若其位于待处理图像的左上角、右下角、左下角和右上角，则令其x方向的梯度dx＝0，令其y方向的梯度dy＝0；若其位于待处理图像除左上角、右下角、左下角和右上角之外的左、右边界上，则令其x方向的梯度dx＝0；否则，读取寄存器r3、r5中的像素值，计算r3与r5中的像素值之差，得到其x方向的梯度dx；若其位于待处理图像除左上角、右下角、左下角和右上角之外的上、下边界上，令其y方向的梯度dy＝0；否则，读取寄存器r1、r7中的像素值，计算r1与r7中的像素值之差，得到其y方向的梯度dy。
17、进一步优选地，直方图缓存模块包括端口aport和端口bport；
18、转换模块用于对所有cell的直方图特征向量进行归一化、截断和主成分分析处理，包括：并行执行操作的第一执行器和第二执行器；
19、第一执行器用于计算每一个cell的四个归一化系数；
20、第二执行器用于对每一个cell，从第一执行器中获取对应的四个归一化系数，对cell的直方图特征向量进行归一化、截断和主成分分析处理，得到对应的中间直方图特征向量；所有cell的中间直方图特征向量共同构成fhog特征。
21、进一步优选地，第一执行器包括：aport读请求单元、bin平方和累加单元、bin平方和行缓存和逆平方根计算单元；
22、aport读请求单元用于从端口aport依次读取每个cell的直方图特征向量至bin平方和累加单元中；其中，每个cell的直方图特征向量的维度为b维，其第l维数据记为bin(l)，l＝0,1,…,b-1；b为对区间[0,360°)所进行角度等分后的角度范围数量；
23、bin平方和累加单元用于每接收到一组bin(q)和后，将bin(q)和求和后再取平方，最终得到平方和结果
24、bin平方和行缓存包括：寄存器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9以及第三缓存和第四缓存；寄存器r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9分别用于缓存一个cell的平方和；第三缓存和第四缓存均用于缓存c2-3个cell的平方和结果；待处理图像中的cell的平方和结果按照z字型扫描方向从左上到右下依次输入至bin平方和行缓存中，以先入先出的方式进行缓存，依次经过r1、r2、r3、第三缓存、r4、r5、r6、第四本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种图像FHOG特征提取装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述bin计算单元用于将向量[|dx|,|dy|]与区间[0,90°)内各个bin的单位向量进行并行点积，得到最大点积值所对应的bin，进而基于梯度向量[dx,dy]的方向，得到梯度向量[dx,dy]对应的角度范围，进而得到对应的bin编号idx；
3.根据权利要求1所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述梯度直方图统计模块还包括：像素缓存单元，用于对待处理图像进行像素行缓存，每次缓存的像素个数为2W+1；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述转换模块用于对所有Cell的直方图特征向量进行归一化、截断和主成分分析处理，包括：并行执行操作的第一执行器和第二执行器；
5.根据权利要求4所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述直方图缓存模块包括端口aport和端口bport；
6.根据权利要求5所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述aport读请
7.根据权利要求4所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述第二执行器用于从端口bport依次读取每个Cell的直方图特征向量，从所述第一执行器中获取对应的归一化系数α1、α2、α3、α4，计算α1bin(l)、α2bin(l)、α3bin(l)、α4bin(l)后分别进行截断操作，得到bin1(l)、bin2(l)、bin3(l)、bin4(l)，进而计算得到计算后分别进行截断操作，得到Bin1(l)、Bin2(l)、Bin3(l)、Bin4(l)，进而计算得到计算共同构成该Cell的中间直方图特征向量。
8.根据权利要求7所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述第二执行器从端口bport读取Cell的直方图特征向量时的读取顺序为
9.根据权利要求1所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，还包括：配置接口模块、数据DMA接口模块、双端口共享缓存和图像缩放模块；
10.根据权利要求9所述的图像FHOG特征提取装置，其特征在于，所述转换模块生成的FHOG特征大小为记作H*W*Cout；
...【技术特征摘要】
1.一种图像fhog特征提取装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的图像fhog特征提取装置，其特征在于，所述bin计算单元用于将向量[|dx|,|dy|]与区间[0,90°)内各个bin的单位向量进行并行点积，得到最大点积值所对应的bin，进而基于梯度向量[dx,dy]的方向，得到梯度向量[dx,dy]对应的角度范围，进而得到对应的bin编号idx；
3.根据权利要求1所述的图像fhog特征提取装置，其特征在于，所述梯度直方图统计模块还包括：像素缓存单元，用于对待处理图像进行像素行缓存，每次缓存的像素个数为2w+1；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的图像fhog特征提取装置，其特征在于，所述转换模块用于对所有cell的直方图特征向量进行归一化、截断和主成分分析处理，包括：并行执行操作的第一执行器和第二执行器；
5.根据权利要求4所述的图像fhog特征提取装置，其特征在于，所述直方图缓存模块包括端口aport和端口bport；
6.根据权利要求5所述的图像fhog特征提取装置，其特征在于，所述aport读请求单元从端口apo...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑红石，林勉，钱怡雯，裘剑东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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