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图像搜索与匹配系统在dsp上的设计与实现

作　者: 杨博
导　师: 叶茂
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 角点检测快速鲁棒特征组合算法达芬奇数字信号处理芯片
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

传统工业领域中,经常会因为传统设计工艺的疏漏或者环境的微小变化等原因造成工件的位置和预想存在着差距,因此,一种能够实时地控制工业领域中的批处理过程,自动校正位置的偏移的图像搜索与匹配系统就显得必不可少。传统的Harris角点检测方法能够实现快速提取工件中关键点的目的,但匹配精度并不是很高,快速鲁棒特征(SURF)虽然具有较高的准确率,但是由于提取到的特征点数量过多,还不能达到工业实时化的要求。DM6446作为达芬奇(Davinci)家族的重要一员,是TI公司针对网络视频编解码的相关应用而设计出来的下一代嵌入式设备,它能够大大缩小嵌入式视频应用的开发周期与成本。本论文设计了一个基于DM6446的图像搜索与匹配系统。本论文首先改进了传统的Harris角点检测算法与SURF特征匹配算法,提高了这两种算法的检测准确率,同时为了更好的发挥两者的优势,提出了一种把改进过后的Harris匹配算法与改进的SURF特征匹配算法组装到一起的组合算法,在确保检测实时性的同时,最大限度的提高了系统的检测准确率。之后既实现了改进过后的Harris与SURF组合算法,又在DM6446上实现了图像搜索与匹配系统的架构与代码移植,并针对TMS320C64x+的数字信号处理芯片(DSP)进行了代码的优化工作,保证了系统在DM6446上的检测实时性。实验的结果表明,改进后的Harris与SURF算法相较于改进前的算法在检测准确率上都得到了提高,并且组合算法既能够保证极高的检测准确率又能够达到实时处理图片的要求。系统的运行结果表明,把设计的组合算法移植到DM6446上并进行优化以后相较于优化前系统具有明显的运行速度优势。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 论文研究背景  10-11
  1.2 图像搜索与匹配技术的发展与研究状况  11-14
    1.2.1 国外图像搜索与匹配的算法发展与应用现状  11-13
    1.2.2 国内图像搜索与匹配的算法发展与应用现状  13-14
  1.3 论文内容及章节安排  14-15
第二章相关技术介绍  15-25
  2.1 图像搜索与匹配技术概述  15
  2.2 图像搜索与匹配方法的分类  15-16
  2.3 图像搜索与匹配的相关技术  16-19
    2.3.1 图像插值  16-18
    2.3.2 欧氏距离  18
    2.3.3 RANSAC 错误点剔除  18-19
  2.4 嵌入式图像处理技术  19-24
    2.4.1 ARM  19-20
    2.4.2 DSP  20-21
    2.4.3 Davinci 技术  21-22
    2.4.4 OpenCV 与EMCV  22
    2.4.5 嵌入式基本开发环境与工具  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章图像特征检测与匹配算法的设计与改进  25-42
  3.1 常用的特征检测与匹配算法  25-33
    3.1.1 边缘检测算法  26-27
    3.1.2 SIFT 特征匹配算法  27-29
    3.1.3 角点检测算法  29-31
    3.1.4 SURF 特征匹配算法  31-33
  3.2 改进的Harris 角点匹配算法  33-36
    3.2.1 改进算法的提出  33-34
    3.2.2 改进算法的具体过程  34-36
  3.3 改进的SURF 特征匹配算法  36-40
    3.3.1 改进算法的提出  36-38
    3.3.2 改进算法的具体过程  38-40
  3.4 改进Harris 与改进SURF 的组合算法  40-41
    3.4.1 改进算法的提出  40
    3.4.2 改进算法的具体过程  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章基于DM6446 的图像搜索与匹配系统的设计与实现  42-75
  4.1 DM6446 的软硬件体系架构  42-49
    4.1.1 硬件体系结构  42-46
    4.1.2 软件体系结构  46-49
  4.2 系统总体设计  49
  4.3 ARM 端控制程序设计  49-54
    4.3.1 交叉编译环境的搭建  49-52
    4.3.2 控制程序设计  52-54
  4.4 组合算法的实现  54-69
    4.4.1 预处理模块  54-56
    4.4.2 改进的Harris 角点匹配模块  56-60
    4.4.3 改进的SURF 特征匹配模块  60-69
  4.5 DSP 端代码移植与优化  69-74
    4.5.1 代码的重构  69-72
    4.5.2 CCS 编译器自优化  72
    4.5.3 代码的手动优化  72-74
  4.6 本章小结  74-75
第五章实验与性能对比  75-81
  5.1 实验环境  75
  5.2 评测标准  75-76
  5.3 实验结果与分析  76-77
  5.4 实验效果展示  77-79
  5.5 DM6446 下系统运行效果  79-80
  5.6 本章小结  80-81
第六章总结与展望  81-83
  6.1 总结  81
  6.2 展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-86
攻硕期间所取得的研究成果  86-87

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