[发明专利]一种面向图像处理的可重构架构平台设计方法

权利要求书

1.一种面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、实现信息处理流程及复杂算法组合：

通过对信号处理中各个图像处理算法运算类型在硬件上涉及的操作以及运算数据类型的分析，归类四种基本运算类型及其组合；

所述四种基本运算类型是乘加算术运算、比特串行运算、累加与数值比较运算和数据存取；

在复杂算法映射时，可通过配置、互联重构，分时复用组合四种基本运算类型，实现复杂算法映射；

步骤二、基于功能和效率的复杂算法软硬件划分方法：

①不适宜由软件处理的任务应由硬件来做；

②图像算法的大数据流的预处理任务由硬件来做；

③关键路径上性能要求苛刻的任务应由硬件来做；

④关键路径上、多循环次数的特定复杂运算任务应由硬件来做；

⑤图像算法主处理任务的特征提取和大数据量的特征匹配由硬件来做；

⑥图像算法主处理任务关键路径上、多分支判断结构的子任务应由软件来做；

⑦有可重配置性与多应用性灵活要求的任务应由软件来做；

步骤三、算法芯片结构设计：

将四种基本运算类型作为可重构功能单元的基本粒度，针对数据片上流向特点设计出片上互联结构，结合数据存储器、配置信息存储器，图像算法处理指令控制器和逻辑控制引擎，实现了一个可扩展的通用可重构算法芯片处理架构平台；

步骤四、卷积运算IP核设计与实现：

不以卷积窗口运算作为主要计算方式，而采用行累加、列累加并进行减法消除，减少乘法和加法运算单元的资源调用，采用步骤三的可重构算法芯片处理架构平台来完成资源优化。

2.根据权利要求1所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述步骤一中的乘加算术运算是对数值结果的移位；所述比特串行运算是单比特的移位、数据抽头和数据异或。

3.根据权利要求2所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述对数值结果的移位是FFT中的蝶形运算、相关、滤波变换以及数字信号处理中常用的各种卷积运算、矩阵乘法；所述单比特的移位、数据抽头和数据异或是编码、高速串行、CRC校验。

4.根据权利要求1所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述步骤一中的累加与数值比较运算是图像处理常用的取最大值或最小值；所述数据存取是数据缓存、转置存储或直方图统计。

5.根据权利要求1所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述步骤二的不适宜由软件处理的任务是图像采集的高速接口传输和数模转换；所述图像算法的大数据流的预处理任务是校正、滤波、边缘检测、阈值分割；所述关键路径上性能要求苛刻的任务是图像压缩的编解码；所述关键路径上、多循环次数的特定复杂运算任务是如卷积运算、FFT；所述图像算法主处理任务的特征提取和大数据量的特征匹配是SIFT算法的特征点提取和匹配；所述图像算法主处理任务关键路径上、多分支判断结构的子任务是目标识别、目标判断和目标决策；有可重配置性与多应用性灵活要求的任务是CPU可重构指令的控制分配。

6.根据权利要求1所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述步骤三的可重构的算法芯片架构平台包括配置信息存储器、图像算法处理指令控制器、逻辑控制引擎、可重构功能单元核、数据存储器以及全局互联；

所述配置信息存储器与逻辑控制引擎连接；图像算法处理指令控制器与逻辑控制引擎连接；逻辑控制引擎与图像算法处理指令控制器、可重构功能单元核和配置信息存储器相连接；可重构功能单元核与全局互联和逻辑控制引擎相连接，数据存储器与图像算法处理指令控制器和全局互联相连接；全局互联与可重构功能单元核和数据存储器相连接。

7.根据权利要求6所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述可重构功能单元核包括至少一个可重构单元。

8.根据权利要求7所述的面向图像处理的可重构架构平台设计方法，其特征在于所述可重构单元由局部互联和至少一个可重构单元切片构成。