特徵提取開題報告

特徵提取基於內容的圖像檢索技術通過提取圖像的內容特徵，包括顏色、紋理、形狀等，生成圖像特徵庫。查詢時，系統抽取用户提供的示例圖像的特徵，與特徵庫中存儲的圖像特徵進行比較匹配，計算示例圖像與圖像庫中各圖像的相似度，最後按相似度從大到小的順序輸出給用户。

一、 課題任務與目的

1、課題的主要任務：以DSP平台為系統硬件平台，並基於DM6437為處理器核心，設計硬件原理圖，編寫特徵點提取算法，使系統通過特徵點匹配對靜態目標進行識別。

2、課題的主要目的：設計並實現一個功能完整，操作簡單的目標識別系統，使其能夠對靜態圖像目標進行特徵提取與匹配，從而進行目標識別。

二、調研資料情況

1、課題的學術狀態：

(1)DM6437關鍵特性

時鐘頻率達 600MHz， 1個TVP5146M2視頻解碼器4個視頻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以太網接口，可配置的 boot load 選項，嵌入式的 JTAG 仿真器接口，4個用户LEDs及4個用户切換點，提供子板擴展插槽，VLYNQ接口，提供S/PDIF接口。

(2)SIFT算法

從理論上説，SIFT是一種相似不變量，即對圖像尺度變化和旋轉是不變量。然而，由於構造SIFT特徵時，在很多細節上進行了特殊處理，使得SIFT對圖像的複雜變形和光照變化具有了較強的適應性，同時運算速度比較快，定位精度比較高。如：在多尺度空間採用DOG算子檢測關鍵點，運算速度大大加快;關鍵點的精確定位不僅提高了精度，而且大大提高了關鍵點的穩定性;在構造描述子時，以子區域的統計特性，而不是以單個像素作為研究對象，提高了對圖像局部變形的適應能力;對於16*16的關鍵點鄰域和4*4的子區域，在處理梯度幅度時都進行了類似於高斯函數的加權處理，強化了中心區域，淡化了邊緣區域的影響，從而提高了算法對幾何變形的適應性;該方法不僅對通用的線性光照模型具有不變性，而且對複雜的光照變化亦具有一定的適應性。

SIFT算法的特點：1. SIFT特徵是圖像的局部特徵，其對旋轉、尺度縮放、亮度變化保持不變性，對視角變化、仿射變換、噪聲也保持一定程度的穩定性;2. 獨特性(Distinctiveness)好，信息量豐富，適用於在海量特徵數據庫中進行快速、準確的匹配;3. 多量性，即使少數的幾個物體也可以產生大量的SIFT特徵向量;4. 高速性，經優化的SIFT匹配算法甚至可以達到實時的要求;5. 可擴展性，可以很方便的與其他形式的特徵向量進行聯合。

2、參考文獻

【1】《TMS320DM6437 Datasheet》，

【2】

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【4】

【5】《Allegro PCB Design CIS Getting Started Guide》,

【6】周建雄，張笑微《基於DM6437 的運動目標檢測系統》，《信息化縱橫》2019年第12期

【7】《C/C++圖像處理編程》，清華大學出版社

【8】孫豔麗,李建海,王玲玲,孫晶《基於SIFT的多焦距圖像特徵點提取算法》，《現代電子技術》2019 年第23 期總第334 期

【9】蔣建國,李明,齊美彬《基於TMS320DM6437的運動目標實時檢測與跟蹤》，合肥工業大學學報(自然科學版)2019年7月第34卷第7期

【10】《OrCAD Capture User's Guide》，

三、初步設計方法與實施方案

1、設計方法：

(1)、將外部圖像傳輸到DM6437處理器。

(2)、在DM6436處理器中利用Sift算法對特徵點進行提取。

(3)、將提取的特徵點與以存特徵點進行比對。

(4)、將對比結果進行反饋。

2、實施方案：

(1)、基於Sift算法設計特徵點提取算法

(2)、設計硬件原理圖

(3)、基於Matlab軟件進行仿真

(4)、對仿真結果進行分析，並對不足處進行改進與優化

(5)、編寫基於該DSP硬件平台的演示工程文件

四、預期結果

1、主要內容：本課題旨在設計出一套目標識別系統，通過圖像特徵提取與匹配算法實現目標的識別，圖像數據由前端傳輸給出，系統硬件平台使用DSP平台。

2、預期結果：本課題結束後，基本應可以對靜態圖像目標進行特徵點的提取與匹配，並對匹配後的結果進行反饋。

五、進度計劃

第1周：查找相關資料對課題進行初步瞭解，撰寫開題報告。

第2周：深入研究課題內容，對系統各部分模塊進行了解。

第3-4周：對DM6437處理器核心進行研究

第5周：設計硬件原理圖

第6-7周：研究SIFT算法

第8周：編寫特徵點提取算法

第9周：編寫圖像處理程序。

第10周：基於Matlab軟件製作仿真文件

第11周：分析仿真文件

第12周：製作PCB原理圖

第13周：系統測試及調試

第14周：撰寫畢業論文

第15周：準備畢業答辯

第16周：畢業答辯