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一种图像缩放算法的SoC协同加速设计方法

王鹏 曹云峰 许蕾 丁萌 张洲宇 曲金秋

王鹏, 曹云峰, 许蕾, 等 . 一种图像缩放算法的SoC协同加速设计方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(2): 333-339. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0313
引用本文: 王鹏, 曹云峰, 许蕾, 等 . 一种图像缩放算法的SoC协同加速设计方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(2): 333-339. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0313
WANG Peng, CAO Yunfeng, XU Lei, et al. SoC collaborative acceleration design method for image scaling algorithm[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(2): 333-339. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0313(in Chinese)
Citation: WANG Peng, CAO Yunfeng, XU Lei, et al. SoC collaborative acceleration design method for image scaling algorithm[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(2): 333-339. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0313(in Chinese)

一种图像缩放算法的SoC协同加速设计方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0313
基金项目: 

国家自然科学基金 61673211

南京航空航天大学博士学位论文创新与创优基金 BCXJ18-11

中央高校基本科研业务费专项资金 kfjj20171502

详细信息
    作者简介:

    王鹏  男, 硕士研究生。主要研究方向:嵌入式、计算机视觉、无人机先进控制

    曹云峰  男, 硕士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:无人机飞行控制与导航、机器视觉与人工智能、基于模型的系统设计技术

    许蕾  男, 硕士, 讲师。主要研究方向:嵌入式、无人机智能控制

    丁萌  男, 博士, 副教授, 硕士生导师。主要研究方向:计算机视觉、无人机导航、制导与控制

    通讯作者:

    曹云峰, E-mail: cyfac@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: TP391

SoC collaborative acceleration design method for image scaling algorithm

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61673211

Fundation of Innovation and Excellence Fund for Doctoral Dissertations in NUAA BCXJ18-11

the Fundamental Research Funds for the Central Universities kfjj20171502

More Information
  • 摘要:

    针对无人机自主着陆的跑道检测、识别、跟踪等视觉算法中需要对大量图像进行缩放处理以便后续计算,但又对实时性要求比较高的情况,根据输入输出像素点的映射关系提出了一种适用于硬件加速的图像缩放算法,简化算法结构的同时利用现场可编程门阵列进行模块硬件功能的设计对算法加速,并采用软硬件协同的体系结构搭建实时图像处理系统。实验结果表明,该缩放算法处理精度高、耗时少,且用硬件逻辑实现后,可以进一步提速171倍,硬化后的系统可以通过摄像头获取图像数据,实时处理后在显示器中显示,达到30帧/s的处理速度,可以应用于实时性要求较高的图像处理算法中。

     

  • 图 1  系统硬件结构示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of system hardware structure

    图 2  求取输出点示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of output point solving

    图 3  不同算法处理效果图

    Figure 3.  Processing effect diagram of different algorithms

    图 4  图像缩放模块仿真波形

    Figure 4.  Simulation waveform of image scaling module

    图 5  系统部分模块图

    Figure 5.  Part of module diagram of system

    图 6  系统测试图

    Figure 6.  System test chart

    图 7  MATLAB和SoC处理后直方图对比

    Figure 7.  Histogram contrast after MATLAB and SoC processing

    表  1  定量分析对比

    Table  1.   Comparison of quantitative analysis

    客观评价指标 最邻近插值 双线性插值 双三次插值 本文算法
    left 0.0274 0.0268 0.0257 0.0252
    MSE 0.0026 0.0021 0.0020 0.0020
    PSNR 25.9162 26.7568 27.0400 27.0521
    SNR 18.0160 18.8565 19.1397 19.1518
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    表  2  4种算法的MATLAB运行时间对比

    Table  2.   Comparison of MATLAB running time among four algorithms

    算法 运行时间/ms
    最邻近插值 3.02
    双线性插值 13.73
    双三次插值 25.66
    本文算法 3.44
    下载: 导出CSV

    表  3  本文算法的MATLAB和SoC处理时间对比

    Table  3.   Comparison of MATLAB and SoC processing time of proposed algorithm

    处理方式 处理时间/ms
    MATLAB 3.44
    SoC 0.02
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-30
  • 录用日期:  2018-10-15
  • 网络出版日期:  2019-02-20

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