腐蚀算子的加速方法、系统及电子设备与流程

本技术涉及图像处理，尤其涉及一种腐蚀算子的加速方法、系统及电子设备。

背景技术：

1、图像腐蚀（erosion）是数字图像处理中的一种形态学操作，用于去除图像中的小物体、在边界点消除像素、断开连接较弱的物体等。图像腐蚀可以应用于图像处理和计算机视觉的多个领域中，例如目标检测、特征提取、边缘检测等。

2、在进行图像腐蚀时，可以将图像数据加载到内存中，然后利用cpu（centralprocessing unit，中央处理器）的运算能力来执行腐蚀算法。其中，腐蚀算法可以涉及对图像数据中的每个像素点进行邻域操作，检查其邻域像素的特定条件，并据此更新该像素的值。但是，腐蚀操作会涉及大量的像素级计算，占用较多的cpu资源，影响cpu使用率。

3、因此，为了改善上述占用较多cpu资源的问题，还可以设计特定的硬件电路或处理器来执行图像腐蚀操作，如基于fpga（field programmable gate array，现场可编程门阵列）、asic（application-specific integrated circuit，应用特定集成电路）或其他类型的硬件加速器。然而，设计硬件电路或处理器会增加电子设备的复杂性和成本，如增加芯片的面积等，而未配置有上述硬件电路或处理器的电子设备，则仍需使用较多cpu资源的运算能力来进行图像腐蚀，导致图像腐蚀的局限性增加。

技术实现思路

1、本技术提供一种腐蚀算子的加速方法、系统及电子设备，以解决硬件执行图像腐蚀操作局限性高的问题。

2、第一方面，本技术一些实施例提供一种腐蚀算子的加速方法，包括以下步骤：

3、获取原始图像，所述原始图像的像素值为第一值或第二值，所述第一值等于背景像素值，所述第二值大于所述背景像素值；

4、基于动态范围压缩的映射表转换所述原始图像，以输出预处理图像；所述映射表包括输入值以及所述输入值对应的映射值，所述输入值为所述第一值时所述映射值为所述第二值，所述输入值为所述第二值时所述映射值为所述第一值；

5、计算所述预处理图像和结构元素的卷积结果，所述结构元素为包括至少两个元素的矩阵，所述元素的元素值为所述第一值或所述第二值；

6、根据所述映射表转换所述卷积结果，以输出目标图像。

7、本技术一些实施例中，所述基于动态范围压缩的映射表转换所述原始图像，包括：设置所述动态范围压缩的映射表；在所述映射表中将所述第一值的映射值设置为所述第二值，以及将所述第二值的映射值设置为所述第一值；检测所述原始图像的第一像素值；将所述第一像素值标记为所述输入值；按照所述映射表查询所述输入值对应的映射值，以输出所述预处理图像。

8、本技术一些实施例中，所述背景像素值为0，所述按照所述映射表查询所述输入值对应的映射值，包括：遍历所述原始图像的第一像素值；如果所述第一像素值为所述第一值，设置所述预处理图像的第二像素值为所述第二值，所述第一像素值和所述第二像素值的像素点坐标相关联；如果所述第一像素值为所述第二值，设置所述预处理图像的第二像素值为所述第一值。

9、本技术一些实施例中，所述计算所述预处理图像和所述结构元素的卷积结果，包括：检测所述结构元素的原点；以所述原点为起始点，遍历所述预处理图像的第二像素值；计算所述结构元素和目标像素值的乘积，所述目标像素值为所述结构元素覆盖的像素点的第二像素值；计算所述乘积的总和，以生成所述预处理图像和所述结构元素的卷积结果。

10、本技术一些实施例中，所述结构元素为至少包括3行和3列元素的矩阵，所述结构元素至少包括所述元素值等于所述第二值的元素。

11、本技术一些实施例中，所述结构元素包括所述元素值等于所述第一值的元素和所述元素值等于所述第二值的元素，所述元素值等于所述第二值的元素包括位于元素矩阵中的第2行的元素、第1行第2列的元素以及第3行第2列的元素；所述元素值等于所述第一值的元素包括位于元素矩阵中的第1行第1列的元素、第1行第3列的元素、第3行第1列的元素以及第3行第3列的元素。

12、本技术一些实施例中，所述根据所述映射表转换所述卷积结果，包括：获取所述动态范围压缩的映射表；如果所述卷积结果为所述第一值，将所述目标图像的第三像素值设置为所述第二值，所述第三像素值和所述预处理图像中第二像素值的像素点坐标相关联；如果所述卷积结果为所述第二值，将所述目标图像的第三像素值设置为所述第一值。

13、第二方面，本技术一些实施例还提供一种腐蚀算子的加速系统，可用于执行第一方面提供的腐蚀算子的加速方法，所述加速系统包括输入模块、动态范围压缩模块、卷积模块和输出模块，其中：

14、输入模块，被配置为获取原始图像，所述原始图像的像素值为第一值或第二值，所述第一值等于背景像素值，所述第二值大于所述背景像素值；

15、动态范围压缩模块，被配置为基于动态范围压缩的映射表转换所述原始图像，以输出预处理图像；所述映射表包括输入值以及所述输入值对应的映射值，所述输入值为所述第一值时所述映射值为所述第二值，所述输入值为所述第二值时所述映射值为所述第一值；

16、卷积模块，被配置为计算所述预处理图像和结构元素的卷积结果，所述结构元素为包括至少两个元素的矩阵，所述元素的元素值为所述第一值或所述第二值；

17、输出模块，被配置为根据所述映射表转换所述卷积结果，以输出目标图像。

18、本技术一些实施例中，所述动态范围压缩模块执行基于动态范围压缩的映射表转换所述原始图像，被配置为：设置所述动态范围压缩的映射表；在所述映射表中将所述第一值的映射值设置为所述第二值，以及将所述第二值的映射值设置为所述第一值；检测所述原始图像的像素值；将所述像素值标记为所述输入值；按照所述映射表查询所述输入值对应的映射值，以输出所述预处理图像。

19、第三方面，本技术一些实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器与总线。其中，所述处理器和所述存储器通过所述总线通信连接；所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序指令，所述处理器被配置为执行以下程序步骤：

20、获取原始图像，所述原始图像的像素值为第一值或第二值，所述第一值等于背景像素值，所述第二值大于所述背景像素值；

21、基于动态范围压缩的映射表转换所述原始图像，以输出预处理图像；所述映射表包括输入值以及所述输入值对应的映射值，所述输入值为所述第一值时所述映射值为所述第二值，所述输入值为所述第二值时所述映射值为所述第一值；

22、计算所述预处理图像和结构元素的卷积结果，所述结构元素为包括至少两个元素的矩阵，所述元素的元素值为所述第一值或所述第二值；

23、根据所述映射表转换所述卷积结果，以输出目标图像。

24、由以上技术方案可知，本技术一些实施例提供的腐蚀算子的加速方法、系统及电子设备，所述方法可以基于动态范围压缩的映射表将原始图像转换为预处理图像，其中，映射表包括输入值和输入值对应的映射值，输入值为第一值时映射值为第二值，输入值为第二值时映射值为第一值，第一值为背景像素值，第二值为非背景像素值。再计算预处理图像和预设结构元素的卷积结果，并根据动态范围压缩的映射表将卷积结果转换为目标图像，以完成对原始图像的腐蚀操作。所述方法通过动态范围压缩和卷积组成的复合算子来执行图像腐蚀的腐蚀操作，可提高腐蚀操作的运算速度。