[00119298]计算机目的视觉及其芯片化实现

该研究成果主要包含以下几个方面：1、皮肤图象的去噪处理该课题提出一种用二进小波对图像进行变换，计算二阶小波分解后图像的模值，采用李氏指数，判别图像的边缘和噪声，采用动态阈值的方法消除其中的局部极大值，有效地在保护图像有用信息的条件下去除了皮肤图像中的汗毛等干扰，使重构的图像成为去除噪声而保留图像边缘和细节的图像。本方法不仅适用于皮肤症状图像的消噪，亦可应用于其他如基因阵列图等的消噪处理。已提交发明专利。2、皮肤图像的自适应分割提出一种针对皮肤症状的自适应图像分割方法。以皮肤症状图像的S（饱和度Saturation的简称）域标准差 为判据，当 较大（大于20）时，采用最大类间方差动态阈值法，当 较小时(小于20)，采用改进的S域动态阈值分割方法，从而解决了大动态范围图像标准差的图像分割。采用本分割方法，提高了分割的客观性和分割精度。已提交发明专利3、皮肤图像的特征提取将皮肤显微图像中的症状从背景皮肤图像中提取出来，然后选取相应的分割图作为特征提取的依据。针对皮肤症状的特殊性，根据几何特征、颜色特征、边缘特征、隐形特征进行分类的方法并由此建立皮肤特征检测提取的策略。提出一组皮肤症状的处理特征，即以图像中症状的面积、最大直径、最小直径、症状内部颜色以及症状边缘颜色等作为图像的的处理特征。已提交发明专利(专利申请号：200410053540.2)。4、皮肤症状的识别：4.1 提出一种改进的距离法方法对皮肤症状进行识别，较好地解决了多特征参数下加权的问题。① 距离法由提取的特征参数建立目标特征向量，设特征参数个数为N，构成N维特征空间（见表2），特征向量个数为M（已知的症状数，见表1），特征向量空间中的一个点 代表第m种症状、第n个特征参数的值，M代表已知的皮肤症状的个数；N代表皮肤症状特征参数的个数。目标特征向量匹配设 为测得的某种皮肤症状，为 与特征向量 的误差能量，则 当 时，即 到 的距离最近，则，相匹配，即识别为h种皮肤症状，这里 是距离判据，由实验确定，在我们的皮肤诊断识别系统中，取 。表1目标特征向量M＝1 黄褐斑 M=3 雀斑 M=5 丘疹M=2 粉刺 M=4 黑头 M=6 正常皮肤② 改进的距离法公式实际表8中的特征向量参数在皮肤症状的识别中的贡献是不一样的，它们应有不同的加权值，这是我们提出改进的距离法进行识别的思想。表2目标特征向量参数表 这里 是第n个特征参数的权因子，它的值可通过遗传算法结合支持向量机方法，采用有导师训练学习方式来确定。已提交发明专利。4.2提出一种基于支持向量机的识别算法对皮肤症状进行识别的方法，较好地解决过学习（overfitting）及处理具有大量特征数而样本数量较少的学习问题。已提交发明专利(专利申请号：200410053539.X)。5、设计了基于51内核的MV-01微处理器IP核MV-01是基于51内核的高速8位微控制器。在分析了标准8051的基础上，重新设计了内核，去掉冗余的时钟周期，使得同一时钟频率下，其速度为标准8051的3～6倍，只需较低的时钟频率即可达到同样的性能。这样无疑降低了功耗和EMI。MV-01具有独特的堆栈跟踪功能，片内外堆栈区域可以实现无缝连接，特别适合大型的应用程序，具有多级复位管理功能，增加了软件强制复位、SP溢出复位和WDT复位，并且还具有复位源查询功能，设计了双DPTR，特别适合大块数据传送，相比用单DPTR进行数据块操作，速度提升了40％。将标准8051核的64kB数据空间和64kB程序空间分别扩充为16MB数据空间和16MB程序空间。增加堆栈跟踪、片上复位管理系统、片上低功耗管理系统、交叉I/O口配置、Watch Dog、多中断源（14个）、I2C等功能，使设计的处理器性能大大优于标准8051核。皮肤症状特征提取，皮肤症状识别，图像处理器主要技术指标：l 高速核结构，每个机器周期4个时钟周期l 引脚同80C51完全兼容；l 支持最大16MB 外部程序存储器；l 支持最大128字节的内部数据存储器；l 支持10个两级优先级系统中断源；l 多级复位管理，增加软件强制复位、SP溢出复位和WDT复位，并且具有复位源查询功能；l 两个16位定时/计数器；l 四个8位I/O口；l 可编程看门狗定时器；l 全双工串行口；l 可选门控时钟；l 独特的SP跟踪功能，片内外堆栈区域实现无缝连接，特别适合大型的应用程序；l 四种电源管理模式PMM（Power Management Modes）：Normal、Idle、Pdown、Sleep，特别适合低功耗的运行场合；l MOVX指令周期长度可调，可以为3～8个机器周期；l 独立的乘法、除法模块，使得MUL/DIV指令的操作只需两个机器周期即可完成；l ANL C，BIT、ANL C，/BIT、ORL C，BIT、ORL C，/BIT、MOV C，BIT、MOV BIT，六条2字节位操作指令只需一个机器周期即可完成；l 全兼容MCS-51指令集，在此基础上并增加一条指令DEC DPTR；l 双16位数据指针。6、计算机目的视觉芯片实现提出一种基于MV-01内核的计算机目的视觉芯片实现方法。采用多处理器（MV-01）的方法，主处理器面向用户，完全使用51指令系统，执行计算机目的视觉的某个运算，就如同执行MCU的某条指令；将常用图像处理算法集成在后端处理器中，由其完成常用机器视觉的算法，数据库管理、知识库管理等工作，用户无需参与后端处理器的工作。常用计算机视觉算法模块包含①图像预处理（中值滤波、平滑滤波、锐化滤波、频域滤波）；②图像颜色空间转换（RGB、YUV、HIS、YIQ颜色空间相互转换、真彩转伪彩）；③FFT、DCT、小波变换、灰度变换、直方图；④图像分割；⑤图像数学形态学处理；⑥图像压缩；⑦图像纹理分析；⑧图像特征提取；⑨图像分类与识别。由于使用51指令系统，这样现有的基于51系统的软硬件资源都可利用（或用户源程序稍作修改），但具备了机器视觉处理功能，这些功能的实现无需应用工程师接受专业的图像处理、计算机视觉训练及机器视觉算法的编程，可方便地将计算机视觉技术应用于各种使用MCU的领域。提出的多处理器的计算机目的视觉结构实现方法，较好地解决了将低端微处理器应用于高端机器视觉的难题，为我们拥有自主计算机视觉IP核和普及推广应用计算机视觉技术作出了实质性的工作。