Hardware Reference
In-Depth Information
5.3.1 Die Zielfunktion
Die interessantesten Bildausschnitte für die Rekonstruktion geometrischer In-
formationen aus Bildfolgen sind gekrümmte Kantensegmente und Ecken. Für
diese Bildobjekte werden bildweise die Positionsänderungen zum vorherigen
Bild und daraus weiter deren 2D-Bewegungsbahnen bestimmt. Alle Bewe-
gungsbahnen zusammen ergeben den optischen Fluss, der Rückschlüsse auf
die Geometrie und die Bewegung der beobachteten Objekte, auf die Eigenbe-
wegung der Kamera und auf bevorstehende Zusammenstöße der Kamera mit
Objekten aus der Szene erlaubt [35].
Die Suche der interessierenden Bildobjekte soll im Beispiel mit einem Satz
zweidimensionaler FIR-Filter erfolgen. Für jedes Bild der Bildfolge und für
jeden Punkt des Bildes wird zuerst mit jedem Filter eines Filtersatzes ein
Übereinstimmungsmaß berechnet. Dann sollen für jeden Bildpunkt aus allen
Übereinstimmungsmaßen die beiden größten ausgewählt und aus diesen und
den zugehörigen Filternummern je ein Klassifikator gebildet werden, der die
Eckenausprägung, -orientierung und -krümmung beschreibt. Im nächsten Ver-
arbeitungsschritt sollen die bildpunktbezogenen Klassifikatoren gemeinsam
mit ihren Koordinaten so in eine Liste nach der Stärke ihrer Eckenausprägung
einsortiert werden, dass Punkte, die nicht auf Eckpunkten und gekrümmten
Kanten von Bildobjekten liegen, aus der Liste herausfallen. Übrig bleibt ei-
ne Liste von Datensätzen mit den Koordinaten und Klassifikatoren der in-
teressantesten Bildpunkte, die an die nächste Verarbeitungseinheit geschickt
werden. Die nächste Verarbeitungseinheit - hierfür genügt ein leistungsfähiger
Rechner - sucht anhand der Klassifikatoren für alle so bestimmten Bildpunk-
te die korrespondierenden Punkte im vorherigen Bild und bestimmt so deren
2D-Bewegungsbahnen für die weitere Verarbeitung. Die rechenzeitintensiven
Teilschritte, die eine Hardware-Lösung verlangen, sind insbesondere die Be-
rechnung der Übereinstimmungsmaße, die Berechnung der Klassifikatoren und
das Sortieren.
Bearbeitungsstand: Eine Skizze der Zielfunktion und ihre Aufteilung in
mehrere in Hardware oder in Software zu realisierende Teilfunktionen.
5.3.2 Grobkonzept der Hardware-Struktur
Der Hardware-Entwurf einer sehr komplexen Schaltung ist eine Iteration, bei
der nach der Aufstellung der Zielfunktion in der Regel als nächstes eine hy-
pothetische Grobstruktur der Hardware aufgestellt wird, um die Machbarkeit
zu kontrollieren.
Der skizzierte Algorithmus benötigt voraussichtlich eine mehrstufige Spei-
cherhierarchie. Die Zwischenspeicherung der Bilder verlangt einen relativ
großen und entsprechend langsamen Bildspeicher, der z.B. von einer Kamera
nachgefüllt wird. Für die Berechnung der Übereinstimmungsmaße muss jeder
Bildpunktwert viele Male gelesen werden. Das erfordert einen schnellen und
