特征提取開(kāi)題報(bào)告
特征提取基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)通過(guò)提取圖像的內(nèi)容特征，包括顏色、紋理、形狀等，生成圖像特征庫(kù)。查詢(xún)時(shí)，系統(tǒng)抽取用戶(hù)提供的示例圖像的特征，與特征庫(kù)中存儲(chǔ)的圖像特征進(jìn)行比較匹配，計(jì)算示例圖像與圖像庫(kù)中各圖像的相似度，最后按相似度從大到小的順序輸出給用戶(hù)。
一、 課題任務(wù)與目的
1、課題的主要任務(wù)：以DSP平臺(tái)為系統(tǒng)硬件平臺(tái)，并基于DM6437為處理器核心，設(shè)計(jì)硬件原理圖，編寫(xiě)特征點(diǎn)提取算法，使系統(tǒng)通過(guò)特征點(diǎn)匹配對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。
2、課題的主要目的：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能完整，操作簡(jiǎn)單的目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，使其能夠?qū)o態(tài)圖像目標(biāo)進(jìn)行特征提取與匹配，從而進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。
二、調(diào)研資料情況
1、課題的學(xué)術(shù)狀態(tài)：
(1)DM6437關(guān)鍵特性
時(shí)鐘頻率達(dá) 600MHz， 1個(gè)TVP5146M2視頻解碼器4個(gè)視頻DACV輸出，128MDDR2DRAM，提供16M non-volatile flash memory, 64M NAND flash, 2M SRAM 提供UART, CAN，I/O接口，AIC33 立體音頻編碼器，10/100 MBS以太網(wǎng)接口，可配置的 boot load 選項(xiàng)，嵌入式的 JTAG 仿真器接口，4個(gè)用戶(hù)LEDs及4個(gè)用戶(hù)切換點(diǎn)，提供子板擴(kuò)展插槽，VLYNQ接口，提供S/PDIF接口。
(2)SIFT算法
從理論上說(shuō)，SIFT是一種相似不變量，即對(duì)圖像尺度變化和旋轉(zhuǎn)是不變量。然而，由于構(gòu)造SIFT特征時(shí)，在很多細(xì)節(jié)上進(jìn)行了特殊處理，使得SIFT對(duì)圖像的復(fù)雜變形和光照變化具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)運(yùn)算速度比較快，定位精度比較高。如：在多尺度空間采用DOG算子檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)，運(yùn)算速度大大加快;關(guān)鍵點(diǎn)的精確定位不僅提高了精度，而且大大提高了關(guān)鍵點(diǎn)的穩(wěn)定性;在構(gòu)造描述子時(shí)，以子區(qū)域的統(tǒng)計(jì)特性，而不是以單個(gè)像素作為研究對(duì)象，提高了對(duì)圖像局部變形的適應(yīng)能力;對(duì)于16*16的關(guān)鍵點(diǎn)鄰域和4*4的子區(qū)域，在處理梯度幅度時(shí)都進(jìn)行了類(lèi)似于高斯函數(shù)的'加權(quán)處理，強(qiáng)化了中心區(qū)域，淡化了邊緣區(qū)域的影響，從而提高了算法對(duì)幾何變形的適應(yīng)性;該方法不僅對(duì)通用的線(xiàn)性光照模型具有不變性，而且對(duì)復(fù)雜的光照變化亦具有一定的適應(yīng)性。
SIFT算法的特點(diǎn)：1. SIFT特征是圖像的局部特征，其對(duì)旋轉(zhuǎn)、尺度縮放、亮度變化保持不變性，對(duì)視角變化、仿射變換、噪聲也保持一定程度的穩(wěn)定性;2. 獨(dú)特性(Distinctiveness)好，信息量豐富，適用于在海量特征數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的匹配;3. 多量性，即使少數(shù)的幾個(gè)物體也可以產(chǎn)生大量的SIFT特征向量;4. 高速性，經(jīng)優(yōu)化的SIFT匹配算法甚至可以達(dá)到實(shí)時(shí)的要求;5. 可擴(kuò)展性，可以很方便的與其他形式的特征向量進(jìn)行聯(lián)合。
2、參考文獻(xiàn)
【1】《TMS320DM6437 Datasheet》，http://www.ti.com
【2】http://www.zhishiol.com
【3】http://baike.baidu.com/view/2832304.htm
【4】baike.soso.com/v8850239.htm
【5】《Allegro PCB Design CIS Getting Started Guide》,http://www.cadence.com
【6】周建雄，張笑微《基于DM6437 的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)》，《信息化縱橫》2009年第12期
【7】《C/C++圖像處理編程》，清華大學(xué)出版社
【8】孫艷麗,李建海,王玲玲,孫晶《基于SIFT的多焦距圖像特征點(diǎn)提取算法》，《現(xiàn)代電子技術(shù)》2010 年第23 期總第334 期
【9】蔣建國(guó),李明,齊美彬《基于TMS320DM6437的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)檢測(cè)與跟蹤》，合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2011年7月第34卷第7期
【10】《OrCAD Capture User's Guide》，http://www.cadence.com
三、初步設(shè)計(jì)方法與實(shí)施方案
1、設(shè)計(jì)方法：
(1)、將外部圖像傳輸?shù)紻M6437處理器。
(2)、在DM6436處理器中利用Sift算法對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行提取。
(3)、將提取的特征點(diǎn)與以存特征點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)。
(4)、將對(duì)比結(jié)果進(jìn)行反饋。
2、實(shí)施方案：
(1)、基于Sift算法設(shè)計(jì)特征點(diǎn)提取算法
(2)、設(shè)計(jì)硬件原理圖
(3)、基于Matlab軟件進(jìn)行仿真
(4)、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)不足處進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化
(5)、編寫(xiě)基于該DSP硬件平臺(tái)的演示工程文件
四、預(yù)期結(jié)果
1、主要內(nèi)容：本課題旨在設(shè)計(jì)出一套目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)圖像特征提取與匹配算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識(shí)別，圖像數(shù)據(jù)由前端傳輸給出，系統(tǒng)硬件平臺(tái)使用DSP平臺(tái)。
2、預(yù)期結(jié)果：本課題結(jié)束后，基本應(yīng)可以對(duì)靜態(tài)圖像目標(biāo)進(jìn)行特征點(diǎn)的提取與匹配，并對(duì)匹配后的結(jié)果進(jìn)行反饋。
五、進(jìn)度計(jì)劃
第1周：查找相關(guān)資料對(duì)課題進(jìn)行初步了解，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
第2周：深入研究課題內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)各部分模塊進(jìn)行了解。
第3-4周：對(duì)DM6437處理器核心進(jìn)行研究
第5周：設(shè)計(jì)硬件原理圖
第6-7周：研究SIFT算法
第8周：編寫(xiě)特征點(diǎn)提取算法
第9周：編寫(xiě)圖像處理程序。
第10周：基于Matlab軟件制作仿真文件
第11周：分析仿真文件
第12周：制作PCB原理圖
第13周：系統(tǒng)測(cè)試及調(diào)試
第14周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文
第15周：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
第16周：畢業(yè)答辯
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