JP2020518052A - 勾配方向ヒストグラムの演算のためのハードウェアアクセレレータ - Google Patents
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Abstract
Description
θ(x,y)=tan−1(Gy/Gx)
ここで、Gx及びGyは、それぞれの水平及び垂直勾配である。方位角θ及びGmagは、或る画像における複数の重なった検出ウィンドウにおける各画素に対して計算される。埋込みコンピュータビジョン応用例における大画像に対してこのような計算をリアルタイムで実施することは、埋込みデバイスにおいて現在用いられるプロセッサの演算パワーの全部ではないにしても大部分を消費し得る。
により演算される。
θ=tan−1(Gy/Gx)
により演算される。次いで、これらの方位角を用いて各画素に対して角度ビンが決定される(104)。ビンを決定するために、検出ウィンドウ200は、セルと称する局所空間領域に分割される。図2の例において、セル202は8×8画素である。各セルにおける64画素を離散化して、それらの方位角に従った角度ビンにする。角度ビンは、勾配が符号付きか符号なしかによって、0〜180度又は0〜360度にわたって均一に広がる。例えば、符号付き勾配の場合、0〜180度にわたって均一に広がる9個の角度ビンがあり得る。或る画素についての方位角θにより、その画素についての特定のビンが決まる。
により演算され得る。ここで、Gx及びGyは、それぞれ、x方向の画素の勾配及びy方向の画素の勾配である。或いは、勾配の大きさGmagは、
Gmag=Gx*sec(θ)
により演算され得る。ここで、sec(θ)=1/cos(θ)であり、θは勾配の方位角である。したがって、勾配大きさ及びtan−1(Gy/Gx)を演算するための2つの基本式が、
Gmag=Gx*sec(θ)
Gy=Gx*tan(θ)
と表され得る。
Gx=[1 0 −1]*I
Gy=[1 0 −1]T*I
により演算される。ここで、Iは画素を含む画像であり、*は畳み込みである。勾配演算構成要素400の出力は、Gx、Gy、及び勾配の符号を含む。
Gy=Gx*tan(θ)
を演算するように構成される。これらの演算は並行して実施され、特定され得る代表的な方位角の数は実装に依存する。或る応用例が、Gy推定構成要素406によってサポートされる最大値までの任意の数の角度について値を特定し得る。幾つかの例において、最大45個の角度についての並列演算をサポートするための回路要素が存在する。上述したように、各特定された角度値は、第1の象限におけるビンに対応する。Gy推定構成要素406の出力は、特定された代表的な方位角についてのGyの推定値である。
Gmag=Gx*sec(θ)
を演算するように構成される。こういった演算は並列に成され、代表的な方位角はGy推定構成要素406によって用いられるものと同じである。大きさ演算構成要素の出力は、特定された代表的な方位角に対応する演算された大きさである。
Gy=Gx*tan(θ)
を演算し、大きさ演算構成要素412は、代表的な方位各々に対して、
Gmax=Gx*sec(θ)
を演算する。Gx*tan(θ)及びGx*sec(θ)を演算するために任意の適切な技術がこれらの構成要素において用いられ得る。例えば、こういった演算は、tan(θ)及びsec(θ)についてのルックアップテーブルに基づき得る。
Gy=Gx*tan(θ)
により演算される。
Gmag=Gx*sec(θ)
により演算され(508)、ビン識別子及び勾配符号ビットを用いて、ビン識別子を決定するために用いられる代表的な方位角に対応する演算された大きさを選択する(510)。
本明細書において説明される幾つかの例において、ビン決定構成要素410は、第1の象限におけるビン識別子を決定するために、表2のルックアップテーブルなどのルックアップテーブルを用い、次いで、符号を適用して、実際の象限及び真のビン識別子を決定する。他の例において表は符号を含む。
Claims (25)
- 勾配方向ヒストグラムの演算のためのハードウェアアクセレレータであって、
或る画素の勾配Gx及びGyを演算するように構成される勾配演算構成要素、
複数の代表的な方位角、Gxと、Gx及びGyの符号とに基づいて、前記画素についての角度ビンのビン識別子を決定するように構成されるビン識別構成要素、及び
前記複数の代表的な方位角と前記ビン識別子とに基づいて前記勾配の大きさGmagを決定するように構成される大きさ構成要素、
を含む、ハードウェアアクセレレータ。 - 請求項1に記載のハードウェアアクセレレータであって、前記複数の代表的な方位角の各々が0〜90度の象限にある、ハードウェアアクセレレータ。
- 請求項1に記載のハードウェアアクセレレータであって、前記ビン識別構成要素がさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを前記代表的な方位角としてGy=Gx*tan(θ)によりGyの値を推定し、
前記勾配の実際の方位角に最も近い前記代表的な方位角を選択するため、Gyの前記推定された値を前記勾配演算構成要素によって演算された前記Gyと比較し、
前記選択された代表的な方位角及び前記符号を用いて前記ビン識別子を決定する、
ように構成される、ハードウェアアクセレレータ。 - 請求項3に記載のハードウェアアクセレレータであって、前記大きさ構成要素がさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを代表的な方位角としてGmag=Gx*sec(θ)によりGmagの値を生成し、
前記ビン識別子を決定するために用いられた前記選択された代表的な方位角に対応する前記Gmag値を選択する、
ように構成される、ハードウェアアクセレレータ。 - 請求項4に記載のハードウェアアクセレレータであって、前記大きさ構成要素がさらに、前記ビン識別子及び前記符号を用いて前記Gmag値を選択するように構成される、ハードウェアアクセレレータ。
- 請求項4に記載のハードウェアアクセレレータであって、前記ビン識別子構成要素が、Gx*tan(θ)を演算するため、制限された範囲の座標回転デジタルコンピュータ(CORDIC)エンジンを実装し、前記大きさ構成要素が、Gx*sec(θ)を演算するため、制限された範囲のCORDICエンジンを実装する、ハードウェアアクセレレータ。
- ハードウェアアクセレレータにおける勾配方向ヒストグラムの演算のための方法であって、
前記ハードウェアアクセレレータの勾配演算構成要素において、或る画素の勾配Gx及びGyを演算すること、
前記ハードウェアアクセレレータのビン識別構成要素において前記画素について角度ビンのビン識別子を決定することであって、複数の代表的な方位角、Gx、並びにGx及びGyの符号に基づいて前記ビン識別子が決定される、前記ビン識別子を決定すること、及び
前記ハードウェアアクセレレータの大きさ構成要素において前記勾配Gmagの大きさを決定することであって、前記複数の代表的な方位角及び前記ビン識別子に基づいて前記大きさが決定される、前記勾配Gmagの大きさを決定すること、
を含む、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記複数の代表的な方位角の各々が0〜90度の象限にある、方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ビン識別子を決定することがさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを前記代表的な方位角としてGy=Gx*tan(θ)によりGyの値を推定すること、
前記勾配の実際の方位角に最も近い前記代表的な方位角を選択するため、Gyの前記推定された値を前記勾配演算構成要素によって演算された前記Gyと比較すること、及び
前記選択された代表的な方位角及び前記符号を用いて前記ビン識別子を決定すること、
を含む、方法。 - 請求項9に記載の方法であって、前記勾配の大きさを決定することがさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを代表的な方位角としてGmag=Gx*sec(θ)によりGmagの値を生成すること、及び
前記ビン識別子を決定するために用いられた前記選択された代表的な方位角に対応する前記Gmag値を選択すること、
を含む、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、前記Gmag値を選択することがさらに、前記ビン識別子及び前記符号を用いて前記Gmag値を選択することを含む、方法。
- 請求項10に記載の方法であって、制限された範囲の座標回転デジタルコンピュータ(CORDIC)エンジンを用いてGx*tan(θ)を演算し、制限された範囲のCORDICエンジンを用いてGx*sec(θ)を演算する、方法。
- システムオンチップ(SOC)であって、
勾配方向ヒストグラム(HOG)演算のためのハードウェアアクセレレータであって、或る画像における各画素に対してビン識別子及び勾配大きさを生成するように構成可能である、前記ハードウェアアクセレレータ、
前記ビンID及び勾配大きさをストアするように前記ハードウェアアクセレレータに結合されるメモリ、
前記メモリに結合されるHOGジェネレータであって、前記ハードウェアアクセレレータによって生成された前記ビンID及び勾配大きさを用いてHOG記述子を生成するように構成可能である、前記HOGジェネレータ、及び
前記メモリ及び前記ハードウェアアクセレレータに結合されるプロセッサであって、複数のオブジェクトを検出するようにプログラムされるビジョン処理応用例を実行するように動作可能である前記プロセッサ、
を含み、
前記ビジョン処理応用例が、前記ビンID及び勾配大きさを生成するように前記ハードウェアアクセレレータを構成し、また、前記ビンID及び勾配大きさを用いて前記複数のオブジェクトの各オブジェクトに対してHOG記述子を生成するように前記HOGジェネレータを構成する、ソフトウェア命令を含む、
SOC。 - 請求項13に記載のSOCであって、前記ハードウェアアクセレレータが、
或る画素の勾配Gx及びGyを演算するように構成される勾配演算構成要素、
複数の代表的な方位角、Gx、並びにGx及びGyの符号に基づいて前記画素について角度ビンのビン識別子を決定するように構成されるビン識別構成要素、及び
前記複数の代表的な方位角及び前記ビン識別子に基づいて前記勾配Gmagの大きさを決定するように構成される大きさ構成要素、
を含む、SOC。 - 請求項14に記載のSOCであって、前記複数の代表的な方位角の各々が0〜90度の象限にあり、前記ビジョン処理応用例が、前記ハードウェアアクセレレータにおいて前記複数の代表的な方位角を構成する、SOC。
- 請求項14に記載のSOCであって、前記ビン識別構成要素がさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを前記代表的な方位角とするGy=Gx*tan(θ)によりGyの値を推定し、
前記勾配の実際の方位角に最も近い前記代表的な方位角を選択するため、Gyの前記推定された値を前記勾配演算構成要素によって演算された前記Gyと比較し、
前記選択された代表的な方位角及び前記符号を用いて前記ビン識別子を決定する、
ように構成される、SOC。 - 請求項16に記載のSOCであって、前記大きさ構成要素がさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを代表的な方位角とするGmag=Gx*sec(θ)によりGmagの値を生成し、
前記ビン識別子を決定するために用いられた前記選択された代表的な方位角に対応する前記Gmag値を選択する、
ように構成される、SOC。 - 請求項17に記載のSOCであって、前記大きさ構成要素がさらに、前記ビン識別子及び前記符号を用いて前記Gmag値を選択するように構成される、SOC。
- 勾配方向のヒストグラム(HOG)演算ためのハードウェアアクセレレータを用いるための方法であって、
前記ハードウェアアクセレレータによって或る画像における各画素に対してビン識別子及び勾配大きさを決定すること、及び
前記ビンID及び勾配大きさを用いて複数のタイプのオブジェクトの分類のためのHOG記述子を演算すること、
を含む、方法。 - 請求項19に記載の方法であって、少なくとも1つのタイプのオブジェクトについての検出ウィンドウサイズが、別のタイプのオブジェクトの検出ウィンドウサイズと異なる、方法。
- 請求項19に記載の方法であって、ビン識別子及び勾配大きさを決定することがさらに、
前記ハードウェアアクセレレータの勾配演算構成要素において或る画素の勾配Gx及びGyを演算すること、
前記ハードウェアアクセレレータのビン識別構成要素において前記画素について角度ビンのビン識別子を決定することであって、複数の代表的な方位角、Gx、並びにGx及びGyの符号に基づいて前記ビン識別子が決定される、前記ビン識別子を決定すること、及び
前記ハードウェアアクセレレータの大きさ構成要素において前記勾配Gmagの大きさを決定することであって、前記複数の代表的な方位角及び前記ビン識別子に基づいて前記大きさが決定される、前記勾配Gmagの大きさを決定すること、
を含む、方法。 - 請求項21に記載の方法であって、前記複数の代表的な方位角の各々が0〜90度の象限にある、方法。
- 請求項21に記載の方法であって、角度ビンのビン識別子を決定することがさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを前記代表的な方位角としてGy=Gx*tan(θ)によりGyの値を推定すること、
前記勾配の実際の方位角に最も近い前記代表的な方位角を選択するため、Gyの前記推定された値を前記勾配演算構成要素によって演算された前記Gyと比較すること、及び
前記選択された代表的な方位角及び前記符号を用いて前記ビン識別子を決定すること、
を含む、方法。 - 請求項23に記載の方法であって、前記勾配大きさを決定することがさらに、
前記複数の代表的な方位角の代表的な方位角各々に対して、θを代表的な方位角としてGmag=Gx*sec(θ)によりGmagの値を生成すること、及び
前記ビン識別子を決定するために用いられた前記選択された代表的な方位角に対応する前記Gmag値を選択すること、
を含む、方法。 - 請求項24に記載の方法であって、前記Gmag値を選択することがさらに、前記ビン識別子及び前記符号を用いて前記Gmag値を選択することを含む、方法。
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