Canny算子在DSP上的实现及优化

为了在DSP平台实现细胞图像快速分割,详细分析Canny算子原理,结合TI DSP TMS320C6678处理器特性,实现了算法移植。针对与外部存储器图像数据交互,改变以往对图像逐灰度值进行访问的方式,设计了矢量化数据打包方法处理高斯滤波来提高并行运算。且在梯度计算、阈值计算过程中,采用宽存储器访问方法提高读写外部存储器效率。结果表明设计的优化方法在不改变分割效果前提下改善了算子速度,可为工程人员在DSP平台进行算法移植与优化提供借鉴。     

一种多核DSP的距离多普勒成像设计

距离多普勒算法是合成孔径雷达成像的一种经典方法。随着信号处理性能需求的逐步提高,多核并行处理器已经逐步发展起来,如TI的C6678处理器为8核DSP。在多核DSP实现成像算法时,多核多线程设计、多核任务分配、计算传输平衡等问题是影响性能的关键问题。采用数据并行的方式实现并行设计框架。针对距离多普勒算法的特点,设计收数同时脉压、8核协同处理大点数脉压,以及每个核独立处理小点数任务等多种并行方式。通过基于多核DSP的并行设计,大大提高了距离多普勒算法的处理性能。     

红外与可见光图像实时配准融合系统

描述了一个自主研制的基于实时分布式多处理机的图像配准和融合系统的设计与实现方案。本系统是具有并行计算机体系结构的通用高速实时图像融合处理系统，选择VxWorks实时操作系统和VEM64x总线的软硬件平台，采用AD公司新型的TS101DSP处理器为核心，多DSP处理器分布并行进行处理，完成多源图像实时高速配准和融合需要进行的大量运算，CPLD芯片完成了采集控制以及多传感器视频同步。由于采用了基于高性能DSP的实时嵌入式系统和通用标准化总线结构设计，该系统可以灵活地应用多种配准和融合算法来实现可见光和红外双通道数字图像的高速实时融合处理，比较好地解决多尺度图像配准融合算法的大数据量计算处理与系统实时性要求之间的矛盾，为多传感器实时图像配准融合处理系统的研制奠定了良好的技术基础。     

一种改进的Max-Log-Map译码算法的DSP实现

针对传统的Max-Log-Map译码算法时效性差、存储空间开销大的特点,本文对传统的Max-Log-Map译码算法进行了改进。改进的算法对前、后向度量使用了蝶形结构图,便于DSP实现;将原始帧均分为多个子块,设计子块间的并行运算以减小系统延迟;子块内采取进一步地优化措施,以减小数据存储量并提高译码速率。在DSP C6416平台上的仿真结果表明了算法的可实现性与可靠性。     

视频目标检测跟踪程序在多核DSP上的并行实现

高性能多核 DSP 的通信以及并行执行是多核系统设计的关键.文章分析了视频目标跟踪算法各模块的资源消耗,对各部分算法提出了并行计算的思路;提出改进的二值化掩膜法提取背景图像;提出辅助并行结构以使负载均衡;研究了 DSP多核通信的进程间通信(IPC)同步机制,运用流水线并行结构,实现三核同步并行处理系统.通过实验,测试了通信延迟时间,并把目标跟踪程序合理地划分到3个 DSP核中,实现并行处理,达到了实时性要求.     

基于DSP的海上红外小目标检测系统设计

针对海天背景下红外小目标检测实时性低的问题，文中结合DSP硬件特征、算法需求和系统要求，提出一种以多核DSP为核心处理器的红外小目标检测系统实现方案。区别于常规的串行处理方式，该方案采用DSP双核流水处理的软件架构，将海天线检测算法和红外小目标检测算法分别运行在DSP的核1和核2，实现两套算法的并行处理；并通过核0主程序的调度实现海上红外小目标检测功能。在此基础上，采用查找表替代实时计算系数、优化计算过程最大化减少指令流水被打断、软硬件并行处理减少软件负载等方法对软件进行优化，提高软件效率。最后，在红外检测跟踪系统中对实时性和准确性进行应用验证。结果表明，所设计系统处理640×512的红外图像耗时小于25 ms，满足海上红外小目标实时检测的要求。     

基于多核DSP的图像实时相关匹配研究

针对目标精确定位中图像实时匹配性能的瓶颈问题,提出了一种基于TMS320C6678多核DSP的图像实时相关匹配方法。该方法采用并行处理设计,将复杂耗时的互相关运算分解并平均分配到多个核中同时进行;采用算法优化设计,将优化的快速匹配算法与预处理、搜索策略控制等方法相结合,实现图像的快速匹配。实验结果表明,该方法在保证匹配准确性的同时,还能显著降低图像相关匹配的计算时间,满足实时处理要求。     

高速红外视频处理系统的设计研究

由于红外地面弱小目标的检测与跟踪技术中,处理的数据量大,运算算法复杂,因此红外视频处理系统要求对数据信息有足够高的吞吐量和处理速度。DSP在数据的复杂算法运算处理方面有明显的优势,而FPGA更利于实现时序逻辑算法,所介绍的红外视频处理系统就将DSP模块作为核心处理器来完成红外地面弱小目标图像的检测与跟踪算法,FPGA模块则作为协处理器完成图像接收、预处理、时序控制等功能,FPGA控制ARM模块显示图像处理结果,形成高效处理图像数据的系统,该系统通过实践取得了较好的检测跟踪效果。     

基于并行DSP的实时ISAR成像系统设计

介绍了一种基于并行DSP的高速实时ISAR成像系统.为实现高速实时信号处理,基于DSP+FPGA的结构和CPCI总线技术设计实现系统硬件平台,然后对ISAR实时成像算法进行分析,将其映射到硬件平台,给出了成像算法工作流程,并分析说明了DSP的优化设计,最后将该系统用于实际的雷达数字信号处理并给出了实时成像结果.试验证明,该系统发挥了DSP的优势,具有运算能力强、接口方便等特点,能够实现目标的实时ISAR成像,最高成像频率达到4帧/秒.     

多核DSP下的SIFT算法优化

由于SIFT特征匹配算法可以准确地解决若干幅图像间出现平移、旋转以及仿射变换等情况下的匹配问题,同时可以实现对不同角度拍摄图像与光强变化下采集图像的比较可靠的匹配.基于TI的C6000系列多核DSP,本文主要研究SIFT算法配准图像并对其进行优化.先通过网口将保存在计算机中的图像数据传入DSP中,DSP会对所得的图像数据进行SIFT配准计算,最后将计算得出的匹配结果通过网口反馈至计算机.本文对代码进行编译器优化后,针对特征描述子匹配阶段特别采用了多核并行处理.测试结果表明,对于有丰富特征点的图像,采用多核并行技术进行描述子匹配计算,使得匹配阶段的耗时仅约为单核计算的1/4,提高了匹配效率.     

一种适用于行星表面特征提取的实时SIFT算法

在行星探测任务中,针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算量大,无法同时满足对导航算法准确性和实时性要求的问题,提出了一种基于快速高斯模糊的并行化SIFT算法,即FG-SIFT算法。首先,将算法中构建高斯金字塔的二维高斯核函数分离成两个一维高斯函数,降低算法的计算复杂度。然后,对于每一维高斯函数,使用两个无限脉冲响应滤波器串联进行逼近,进一步减少计算量。最后,利用并行化处理的优势,设计算法各部分的并行化计算方案。仿真结果表明,FG-SIFT算法的计算效率相较于原SIFT算法平均提高了15倍,相较于没有使用快速高斯模糊的SIFT算法,在图形处理器上的运行效率也有近2倍的提高,很大程度上减少了特征点提取的计算时长,提高了算法的实时性。     

基于AD14060的FPGA+多DSP可重构信息处理机设计

研究了一种基于AD14060采用FPGA 多DSP的可重构高速实时信息处理系统,详细分析了多DSP主处理板、多DSP扩展板和系统显示模块的系统结构和工作原理。把FPGA和DSP二者的优点结合起来,兼顾速度和灵活性,有较强的通用性。特点是:易于模块化设计,易于系统扩展,从而提高算法并行化效率。实验结果表明:该系统开发周期短,易于维护,适合实时信号处理,得到了满意的图像处理效果。     

基于软件流水线的并行多源视频处理

针对多源、复杂视频处理存在的实时性低,资源占用率高的问题,提出了一种基于软件流水线并行处理多源视频的方法,具有降低视频处理应用的设计难度,优化计算资源使用,提高复杂算法多源视频处理的实时性的特点.首先基于多核CPU构建多任务管理系统,用于任务缓存及调度,并管理资源负载,在此基础上设计软件流水线.软件流水线的每一个stage将对于一帧视频图像的处理封装成任务的形式提交给多任务管理系统调度执行.最后,将软件流水线用于多源视频处理,并行处理6路视频,试验结果表明该方法能够有效提升多源、复杂视频处理的实时性,且在资源利用率,负载均衡等方面具有良好特性.     

Multirate-based fast parallel algorithms for 2-D DHT-based real-valued discrete Gabor transform

Novel algorithms for the multirate and fast parallel implementation of the 2-D discrete Hartley transform (DHT)-based real-valued discrete Gabor transform (RDGT) and its inverse transform are presented in this paper. A 2-D multirate-based analysis convolver bank is designed for the 2-D RDGT, and a 2-D multirate-based synthesis convolver bank is designed for the 2-D inverse RDGT. The parallel channels in each of the two convolver banks have a unified structure and can apply the 2-D fast DHT algorithm to speed up their computations. The computational complexity of each parallel channel is low and is independent of the Gabor oversampling rate. All the 2-D RDGT coefficients of an image are computed in parallel during the analysis process and can be reconstructed in parallel during the synthesis process. The computational complexity and time of the proposed parallel algorithms are analyzed and compared with those of the existing fastest algorithms for 2-D discrete Gabor transforms. The results indicate that the proposed algorithms are the fastest, which make them attractive for real-time image processing.     

基于SOPC的实时图像处理系统设计

介绍了基于可编程片上系统（system on programmable chip,SOPC）技术的图像处理系统的软硬件设计,创建了CMOS图像传感器控制器IP核和VGA显示控制器IP核,实现了图像的采集和显示,并由NiosⅡ软核实现了基于Sobel算子的图像边缘检测算法。采用此系统不仅可以获得良好的实时性,还能大大简化...     

Modeling and Evaluating Non-shared Memory CELL/BE Type Multi-core Architectures for Local Image and Video Processing

Local processing, which is a dominant type of processing in image and video applications, requires a huge computational power to be performed in real-time. However, processing locality, in space and/or in time, allows to exploit data parallelism and data reusing. Although it is possible to exploit these properties to achieve high performance image and video processing in multi-core processors, it is necessary to develop suitable models and parallel algorithms, in particular for non-shared memory architectures. This paper proposes an efficient and simple model for local image and video processing on non-shared memory multi-core architectures. This model adopts a single program multiple data approach, where data is distributed, processed and reused in an optimal way, regarding the data size, the number of cores and the local memory capacity. The model was experimentally evaluated by developing video local processing algorithms and programming the Cell Broadband Engine multi-core processor, namely for advanced video motion estimation and in-loop deblocking filtering. Furthermore, based on these experiences it is also addressed the main challenges of vectorization, and the reduction of branch mispredictions and computational load imbalances. The limits and advantages of the regular and adaptive algorithms are also discussed. Experimental results show the adequacy of the proposed model to perform local video processing, and that real-time is achieved even to process the most demanding parts of advanced video coding. Full-pixel motion estimation is performed over high resolution video (720×576 pixels) at a rate of 30 frames per second, by considering large search areas and five reference frames.     

ISAR成像实时处理系统设计

根据ISAR成像的特点研究并设计了ISAR实时成像处理系统,主要包括:信号处理模块的硬件采用分布式并行的设计方式;系统的数据通信采用串并转换及链路口和交换机相结合的方法;根据外场实验的参数和目标特征,选择适于ISAR实时成像的算法,并对算法的运算量进行了分析,在此基础上进行了实时处理在信号处理板卡上的任务分配。最后的试验结果和分析验证了该系统的有效性。     

双线性插值图像放大并行算法的设计与实现

图像处理中对于图像放大常使用双线性插值算法,其运行的快慢直接关系到实时图像处理的速度．文中在多核计算机上设计了双线性插值并行程序,实现了图像放大的快速处理．充分利用多核技术提升多核处理器的资源利用率,缩短执行时间,发挥多核系统的优异性能．实验结果可看出,文中算法对于大规模图像放大呈现出良好的加速处理能力,表明了双线性插值多核并行算法在实时放大图像的应用中是有效及可行的．