基于MPCore多核并行化的寬景視覺研究與實現.pdf

1、隨著計算密集型的嵌入式應用的不斷擴展，對嵌入式平臺的計算性能及功耗控制提出了更高的挑戰(zhàn)，而嵌入式多核處理器能夠實現高性能同時保持靈活性和動態(tài)低功耗性，已經成為嵌入式高性能計算的一個有效解決方案。因此對應用程序進行并行化改造，使其能夠適應于嵌入式處理器的硬件架構，發(fā)揮嵌入式多核處理器的并行計算優(yōu)勢，實現高性能和低功耗的平衡，具有較大的研究意義。
　　實時視頻拼接技術將若干個具有視角重疊的圖像傳感器同時拍攝的場景序列，拼接成寬視角、接

2、近原始場景、沒有明顯縫合痕跡的高分辨率視頻，視頻拼接可以廣泛的應用于視頻會議、視頻監(jiān)控、遙感探測、醫(yī)學圖像處理及軍事領域。然而目前視頻拼接技術研究仍以X86硬件平臺為主，而基于嵌入式平臺實現的視頻拼接在視頻采集質量、拼接實時性、拼接視覺效果上存在很大的不足，導致基于低功耗、微型的嵌入式平臺實現實時視頻拼接仍沒有穩(wěn)定可靠的解決方案。
　　課題從圖像拼接技術原理出發(fā)，分析視頻拼接的工作流程并對目前基于X86平臺及嵌入式平臺實現的視頻拼

3、接解決方案進行比對分析，研究基于MPCore多核并行機制實現實時視頻拼接在技術路線的可行性;其次分析MPCore多核處理器的體系架構特性，比較多核處理器對稱多處理機制相比單核處理器在計算效率、內核擴展性及功耗管理的優(yōu)勢，對嵌入式多核并行的關鍵技術深入研究，包括MPCore處理器SMP的工作原理、多核并行改造的分析模型、并行化編程方法及并行效率評估方法，研究嵌入式并行編程可用的性能分析工具，分析嵌入式并行開發(fā)相比桌面并行開發(fā)存在的難點;隨

4、后研究高清圖像傳感器、視頻采集平臺及VideoCoreⅣ多媒體編解碼引擎的硬件特點及工作流程、基于OpenMAX編程組件實現雙路同步視頻的實時采集及H264編碼，同時通過網絡通信將編碼視頻流傳輸到MPCore多核平臺，而MPCore多核平臺采用OpenMP編程方法完成雙路視頻解碼流程的并行改造，有效提高視頻解碼效率;同時深入研究不同特征點提取算法在復雜度、算法魯棒性的差異性，采用了SURF特征點提取算法并對SURF算法進行并行化分析，針

5、對已有SURF并行方法存在的多核間負載不平衡、并行效率不高等問題，提出了動態(tài)人工池流水并行機制來提高SURF算法的執(zhí)行效率，并對RANSAC特征點變換矩陣計算進行并行化改造，同時采用多核并行優(yōu)化的透視投影變換及帶閾值漸變均值融合算法完成同步視頻幀的拼接。測試結果顯示，基于MPCore多核并行化的視頻拼接技術實現了雙路同步480P視頻每秒28幀的拼接、720P視頻每秒12幀的拼接，且拼接視頻比較平滑、沒有明顯的縫合痕跡，有效提高了人工視覺