[发明专利]一种基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法

说明书

本发明公开一种基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法，该方法基于传统架构的TCAM阵列，介绍了一种利用硬件实现对二值图像水平和垂直方向投影的特征提取实例。当需要提取水平方向上的像素堆叠时，仅需将二值图像的像素值存储到TCAM阵列中。之后利用输入全“1”来与TCAM阵列中存储的数据进行匹配，在每行的ML上就会输出不匹配的位数，即像素“0”的位数，这样就可以实现水平方向上“0”像素的数目统计。若要处理垂直方向，仅需要在将图像存储到TCAM阵列前先进行转置，之后操作同上，即可获得垂直方向上的像素堆叠统计。本发明实现了利用硬件加速处理前期特征向量提取过程，大大提升的图像处理的工作效率。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体是一种基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法，属于用硬件加速图像处理的方法。

背景技术

图像处理是对既定的图像信息进行加工以满足人的视觉、心理以及应用方面等需求的行为，主要包括图像变换、图像编码压缩、图像增强和复原、图像分割、图像描述和图像识别等。在图像处理尤其是二值图像的处理过程中，投影法是一种常见的处理方式，在图像分割、图像描述和图像识别等领域应用广泛。一般来说，图像投影分为水平投影和垂直投影。水平面方向的正投影叫做水平投影，指二维图像按照水平轴方向进行投影；垂直投影则是指二维图像按照竖直方向的投影，投影后的结果可以看作是一维图像。对于一幅二维图像，投影是将图像二值化后的像素点按某一方向堆叠，从而获得二维图像的像素分布直方图。由于二维图像的像素分布直方图是一维的特征向量，所以通过投影方法可以实现数据降维的高效处理。同时，对于更高精度要求的图像描述和图像识别，通过不同旋转角度的图像投影操作，可以获取更多具有分析价值的特征向量，以达到分析目的。综上，图像投影法在图像处理的特征提取步骤中发挥着重要作用。

现有的图像投影法一般通过软件实现，如水平投影的实现步骤：

1、图像二值化，物体为黑，背景为白；

2、循环各行，依次判断每一列的像素值是否为黑，统计该行所有黑像素的个数。设该行共有M个黑像素，则把该行从第一列到第M列置为黑。

垂直投影的实现步骤：

1、图像二值化，物体为黑，背景为白；

2、循环各列，依次判断每一行的像素值是否为黑，统计该列所有黑像素的个数。设该列共有M个黑像素，则把第一行到第行置为黑。

上述软件实现图像投影的方法较为复杂，对计算机算力要求高，会影响图像处理实现的时间。

内容可寻址存储器 (Content Addressable Memory，CAM)是一种特殊的存储阵列，它以内容进行寻址，将一个输入数据项与存储在单元内的数据项进行匹配，并输出匹配信息。三态内容可寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory，TCAM)是一种在内容可寻址存储器的基础上发展出来的存储单元结构。TCAM主要有三个不同的态，分别是“0”态、“1”态和“X”态。和CAM不同的是，除了单纯的对“0”项和“1”项匹配和不匹配的比较，TCAM还引入了通配项“X”态。当TCAM单元中存储的为“X”态时，是无论输入是“0”还是“1”，输出均表现为匹配状态。在工作时，每个单元在编程阶段写入不同的态。在读阶段，通过数据线DL（Data Line）和 （Complementary of Data Line）输入不同的数据与单元中的存储态进行搜索。若输入数据与单元存储数据相同，则单元处于高阻态，原本预充电的匹配线（ML,Match Line）上电压保持不变，若数据不相同，则ML放电。通常，由于每个TCAM单元通过并联方式连接，每条ML上或多或少有放电现象，而放电速度的快慢则与每条ML上的失配数目有一定的函数关系，通过对ML上放电速度的衡量，可以推演计算出每条ML上的失配数目。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法，利用内容可寻址存储器硬件实现图像投影法，加快图像处理的速度。