金字塔光流算法在DSP上的实现与优化金字塔光流算法在DSP上的实现与优化向奎，张洪刚，付禹铭**（北京邮电大学模式识别实验室，北京100876）510152025303540摘要：利用嵌入式监控系统完成车辆跟踪时，由于高清图像像素点太多，导致计算量增大，而硬件运算速度又有限制，因而实现实时高清车辆跟踪具有较大困难。文中通过分析金字塔光流算法的运算量分布情况，结合TMS320DM648的结构特点，可以综合使用程序结构化、应用层次化的代码优化方法，把开源的金字塔光流算法C代码移植到TMS320DM648的过程中，实现程序整体优化和分块优化的结合。优化后的跟踪算法能进一步提高程序的并行性和存储器的访问效率，从而在基于DSPdigitalsignalprocessor的嵌入式平台上实现实时高清车辆监控。关键词：金字塔光流算法；车牌跟踪；移植；优化：TN919CreationandOptimizationofPyramidOpticalFlowAlgorithmbyDigitalSignalProcessorXIANGKui,ZHANGHonggang,FUYumingBei激ngUniversityofPostsandTelecommunications,PatternRecognitionandIntelligentSystemLaboratory,Bei激ng100876Abstract:Whenusingembeddedmonitoringsystemscompletevehicletracking,duetohighdefinitionimagepixelstoomuch,leadtoincreaseamountofcalculation,andhardwareoperationspeedlimited,thusrealizereal-timehighdefinitionvehicletrackinghasgreatdifficulties.Throughtheanalysisofpyramidopticalflowcomputationalgorithmofdistribution,combinedwiththestructureoftheTMS320DM648characteristicscanbecomprehensiveuseprogramstructured,applicationhierarchicalcodeoptimizationmethod,theopensourcepyramidopticalflowalgorithmCcodetransplantedintoTMS320DM648platform,whichrealizetheprogramwholeoptimizationandblockoptimization.Theoptimizedalgorithmcanfurtherimprovetheprogramofparallelismandmemoryaccessefficiency,thusbasedonDSPdigitalsignalprocessorembeddedsystemrealizesthereal-timehighdefinitionvehiclemonitoring.Keywords:PyramidOpticalFlowAlgorithm;LicensePlateTracking;Transplants;Optimization0引言随着人工智能技术的快速发展，各种先进的跟踪技术开始应用到车辆监控领域。然而车辆跟踪技术是车辆监控的一个重点，迄今，不懈的研究工作对车辆跟踪这一课题做出了诸多的解决方案，其中最为经典的跟踪算法是基于背景差、帧间差、光流和模板匹配实现的。但车辆跟踪的实时性对核心算法的复杂度和运算速度做出了限制，跟踪功能的实现应快速、高效。背景差跟踪算法对光照变化和阴影干扰十分敏感，这决定了该方法进行跟踪具有很高的复杂度。帧间差跟踪算法的高效性和对光照变化的鲁棒性适合简单场景下的实时跟踪，但其对运动目标速度和摄像机采图频率的协调性要求较高。模板匹配跟踪算法的实现需要对全图进行搜索寻找最优匹配区域，这也导致该算法计算量大、运算慢，不适合实时应用。光流法是通过检测图像像素点的强度随时间的变化进而推断出物体移动速度及方向的方法，其实现较为容易，而且运算量较小，有利于实现实时跟踪。目前的车辆跟踪算法大多数都是对整个车进行跟踪，需要对很大的图像区域进行处理，很难实现车辆的实时跟踪[1]。作者简介：向奎，（1986-），男，硕士，主要研究方向：智能视频分析。通信联系人：张洪刚，（1974-），男，副教授，主要研究方向：网络图像、视频检索及过滤、机器视觉。E-mail:zhhg@-1-本文提出了金字塔光流算法在DSP处理器上进行车牌实时跟踪的方案，文中先利用检45测算法获取车牌目标，然后利用金字塔光流算法进行实时跟踪。但把金字塔光流算法应用到嵌入式系统时，由于硬件资源的限制，需要进行各种优化才能够满足实时性的要求。文章结构安排如下：第一部分是背景介绍，第二部分是跟踪算法实现，第三部分是跟踪算法优化，第四部分是实验结果，最后是总结。1金字塔光流跟踪算法实现501.1金字塔光流算法实现光流是一种简单实用的图像运动的表达方式，通常定义为一个图像序列中的图像亮度模式的表观运动，即空间物体表面上的点的运动速度在视觉传感器的...