Морфологическое расширение пиксельных данных в градациях серого
Панель инструментов Vision HDL/морфологические операции
Блок расширения в градациях серого выполняет морфологическое расширение потока значений интенсивности пикселей. Можно указать элемент окрестности или структурирования размером до 32 на 32 пиксела. Для элементов структурирования линии, квадрата или прямоугольника шириной более 8 пикселей блок использует алгоритм Ван Герка для поиска максимального значения пикселя. Этот алгоритм использует только три компаратора для поиска максимумов всех строк, а затем использует дерево сравнения для поиска максимального значения пикселя результатов строки.
Для структурирования элементов шириной менее 8 пикселей или содержащих нулевые элементы блок реализует конвейерное дерево сравнения для каждой строки окрестности. Дополнительное дерево сравнения находит максимальное значение пикселя результатов строки. Если элемент структурирования содержит нули, исключающие пиксели, алгоритм экономит аппаратные ресурсы, не реализуя компараторы для этих местоположений пикселей.
Этот блок использует потоковый пиксельный интерфейс с pixelcontrol шина для сигналов управления кадрами. Этот интерфейс позволяет блоку работать независимо от размера и формата изображения. Все блоки Vision HDL Toolbox™ используют один и тот же потоковый интерфейс. Блок принимает и возвращает значение скалярного пикселя и шину, которая содержит пять управляющих сигналов. Сигналы управления указывают достоверность каждого пикселя и его местоположение в кадре. Чтобы преобразовать кадр (матрицу пикселей) в последовательный поток пикселей и управляющие сигналы, используйте блок «От кадра к пикселям». Полное описание интерфейса см. в разделе Потоковый пиксельный интерфейс.
При использовании блока с буфером внутренней линии внутри включенной подсистемы (Simulink) шаблон разрешенного сигнала должен поддерживать синхронизацию потока пикселей, включая минимальные интервалы гашения. Если шаблон включения искажает синхронизацию потока пикселей, могут появиться частичные выходные кадры, поврежденные сигналы управления потоком пикселей или несоответствия между результатами моделирования Simulink ® и HDL. Возможно, потребуется увеличить интервалы гашения, чтобы выдержать циклы при низком значении параметра enable. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка интервалов гашения.
Блок вставляет изображение с нулями для операции расширения. Дополнительные сведения см. в разделе Заполнение кромки.
Для элементов структурирования линии, квадрата или прямоугольника шириной более 8 пикселей блок реализует алгоритм Ван Герка. Все пикселы в элементе структурирования должны быть равны единице. Блок разлагает структурирующий элемент на строки и последовательно находит максимальное значение пикселя в каждой строке с помощью алгоритма Ван Герка. Если размер входного кадра не кратен m пикселям, память строк также добавляет горизонтальное заполнение к кратному m. Эта реализация использует всего три компаратора для всех строк. Затем, если имеется более одной строки, он вычисляет максимальное значение пикселя результатов строки с помощью дерева сравнения. Диаграмма показывает задержку каждого вычислительного блока.
Ядро Van Herk вычисляет бегущий вперед максимум и бегущий назад максимум значений пикселей в каждой строке окрестности. Для этого вычисления пикселы в строке должны быть буферизированы, а порядок должен быть обратным. Буфер добавляет задержку относительно реализации дерева сравнения. Зеркальный буфер - это ping-pong RAM из m пикселей, где одна память считывает значения в обратном порядке, в то время как другая память записывает. Ядро использует 3 + n-1 компараторов.
Для структурирования элементов шириной менее 8 пикселей или с одним или несколькими пикселями, установленными на ноль, блок реализует дерево сравнения.
На схеме показана архитектура операции расширения. Алгоритм находит максимальное значение пикселя каждой строки окрестности параллельно. Затем вычисляется максимальное значение пикселя строк с помощью другого дерева сравнения. Диаграмма показывает задержку каждого вычислительного блока.
Для прямоугольной окрестности шириной m пикселей деревья сравнения первого этапа содержат m-1 компараторов в тактовых циклах log2 (m). Например, для прямоугольной окрестности шириной 7 пикселей дерево сравнения имеет шесть компараторов в течение 3 тактовых циклов.
Если указанная окрестность содержит нули, созданный HDL исключает компаратор для нулевых расположений. Задержка трубопровода через дерево сравнения не изменяется. Например, для неразрезной окрестности со строкой [0 0 1 1 0 0 1], дерево сравнения для этой строки содержит два компаратора и по-прежнему использует 3 такта.
Задержка операции - это задержка буфера строки плюс задержка вычисления ядра. Задержка линейного буфера включает в себя заполнение границ.
Задержка ядра Ван Герка для окрестности m-на-n пикселей составляет 2m + log2 (n). Блок реализует это ядро для элементов структурирования линии, квадрата или прямоугольника шириной более 8 пикселей без нулевого значения.
Задержка ядра дерева сравнения для окрестности m-на-n пикселей равна log2 (m) + log2 (n). Блок реализует это ядро для структурирования элементов шириной менее 8 пикселей или с одним или несколькими пикселями, установленными на ноль.
Примечание
При использовании заполнения краев используйте интервал горизонтального гашения, превышающий вдвое ширину ядра. Этот интервал позволяет блоку завершить обработку одной строки, прежде чем он начнет обработку следующей строки, включая добавление пикселов заполнения до и после активных пикселов в строке. Стандартные форматы потокового видео используют интервал горизонтального гашения около 25% ширины кадра. Этот интервал намного больше, чем фильтры, применяемые к каждому кадру. При отключении заполнения краев интервал горизонтального гашения должен быть не менее 12 циклов и не зависит от размера ядра. Если используется пользовательский формат видео, установите интервал горизонтального гашения с помощью параметров блока «От кадра до пикселов». Интервал горизонтального гашения равен сумме пикселей на строку - активным пикселям на строку или, что эквивалентно, передней части + задней части. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка интервалов гашения.
От кадра до пикселов | Эрозия в градациях серого | visionhdl.GrayscaleDilation | Расширение (панель инструментов компьютерного зрения)