本發(fā)明屬于圖像處理，具體涉及基于fpga加速的矢量圖視覺處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機視覺處理被越來越廣泛地應(yīng)用于各行業(yè)各領(lǐng)域，例如工業(yè)自動化、自動駕駛技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)融合等行業(yè)領(lǐng)域。從計算機層面出發(fā)，傳感器捕獲的數(shù)據(jù)最終都是以位圖的形式存儲和處理，然而，矢量圖作為設(shè)計行業(yè)不可或缺的重要角色，一直是各類設(shè)計工具圖形圖像格式的后臺支撐。因此，在對設(shè)計工具所支持格式的文件進行計算機視覺處理時，首先需要將矢量模型或者類矢量模型轉(zhuǎn)換為位圖，然后再導(dǎo)入到計算機視覺系統(tǒng)進行分析處理。

2、矢量圖格式一般借助標志語言采用函數(shù)描述一個封閉圖形，具有縮放不失真性。顯而易見，任何一個封閉圖形可以由多種函數(shù)表達式描述，因此，使用標志語言描述的矢量圖即使在描述同一圖形時也不一定具備一致性，這給直接對矢量圖進行處理分析帶來了一定的挑戰(zhàn)。而位圖可以通過統(tǒng)一的格式約束，通過數(shù)組矩陣的方式表述，因此，同一種格式的統(tǒng)一位圖有且只有一種描述方式，這也是計算機視覺分析處理過程中特別青睞位圖的原因?？傊噶繄D借助計算機視覺進行分析處理時，首先需要以位圖形式導(dǎo)入系統(tǒng)，該過程主要有以下實現(xiàn)方式：首先是借助視覺傳感器讀取矢量圖將其轉(zhuǎn)化為位圖；其次是通過類似于屏幕截圖的方式；而最常用的方式還是對矢量圖描述語言進行解析，然后根據(jù)尺寸直接轉(zhuǎn)化為位圖的方式。

3、然而，目前這三種主流方式都存在各方面的問題，前兩種方式，在轉(zhuǎn)換格式的時候，會丟失尺寸精度信息，因此，如果需要做到按用戶目標轉(zhuǎn)換可能需要增加很多繁雜的步驟，例如增加尺寸標定指示，多圖融合等。直接解析矢量圖并將其轉(zhuǎn)換為位圖可以直接從解析數(shù)據(jù)中獲得尺寸信息，然而這種方法在轉(zhuǎn)換大尺寸矢量圖的過程中需要占用大量的運行內(nèi)存，對機器的硬件要求較高，轉(zhuǎn)換速度慢且轉(zhuǎn)換時間久。因此，亟需一種高效將大尺寸矢量圖處理為不丟失細節(jié)位圖結(jié)果的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供基于fpga加速的矢量圖視覺處理方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供基于fpga加速的矢量圖視覺處理方法，應(yīng)用于上位機，包括：

4、獲取輸入的svg矢量圖文件；

5、對svg矢量圖文件進行矢量圖解析及矢量圖分割處理，得到若干子矢量圖數(shù)據(jù)；

6、將各子矢量圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的位圖數(shù)據(jù)，并將位圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組；

7、對各一維數(shù)組進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到對應(yīng)的第一傳輸數(shù)據(jù)串；

8、利用設(shè)定的幀頭數(shù)據(jù)對各第一傳輸數(shù)據(jù)串進行數(shù)據(jù)封裝，得到對應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)幀，將各數(shù)據(jù)幀通過通信接口發(fā)送至fpga處理器，使得fpga處理器接收各數(shù)據(jù)幀進行解析，得到幀頭數(shù)據(jù)和第一傳輸數(shù)據(jù)串，將第一傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十六進制數(shù)組，并根據(jù)幀頭數(shù)據(jù)對各十六進制數(shù)組進行雙fifo流水線數(shù)據(jù)并行處理，得到對應(yīng)的處理后數(shù)組，并將處理后數(shù)組轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第二傳輸數(shù)據(jù)串反饋至通信接口；

9、通過通信接口接收fpga處理器反饋的第二傳輸數(shù)據(jù)串，并將第二傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為處理后數(shù)組；

10、對處理后數(shù)組進行存儲及輸出展示。

11、在一個可能的設(shè)計中，所述對svg矢量圖文件進行矢量圖解析及矢量圖分割處理，得到若干子矢量圖數(shù)據(jù)，包括：

12、對svg矢量圖文件進行矢量圖解析，得到對應(yīng)的矢量圖數(shù)據(jù)及矢量圖尺寸參數(shù)，并根據(jù)矢量圖尺寸參數(shù)將矢量圖數(shù)據(jù)分割為若干尺寸一致的子矢量圖數(shù)據(jù)。

13、在一個可能的設(shè)計中，所述將各子矢量圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的位圖數(shù)據(jù)，并將位圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組，包括：

14、將各子矢量圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的rgb三顏色通道數(shù)據(jù)，并將rgb三顏色通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組。

15、在一個可能的設(shè)計中，所述對各一維數(shù)組進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到對應(yīng)的第一傳輸數(shù)據(jù)串，包括：

16、對各一維數(shù)組進行進制轉(zhuǎn)換處理，得到對應(yīng)的十六進制數(shù)組，并將各十六進制數(shù)組轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一傳輸數(shù)據(jù)串。

17、第二方面，本發(fā)明提供基于fpga加速的矢量圖視覺處理方法，應(yīng)用于fpga處理器，包括：

18、接收上位機通過通信接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀由上位機獲取輸入的svg矢量圖文件后，對svg矢量圖文件進行矢量圖解析及矢量圖分割處理，得到若干子矢量圖數(shù)據(jù)，將各子矢量圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的位圖數(shù)據(jù)，并將位圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組，對各一維數(shù)組進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到對應(yīng)的第一傳輸數(shù)據(jù)串，再利用設(shè)定的幀頭數(shù)據(jù)對各第一傳輸數(shù)據(jù)串進行數(shù)據(jù)封裝后得到；

19、對接收的數(shù)據(jù)幀進行解析，得到對應(yīng)的幀頭數(shù)據(jù)和第一傳輸數(shù)據(jù)串；

20、將第一傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十六進制數(shù)組，并根據(jù)幀頭數(shù)據(jù)對各十六進制數(shù)組進行雙fifo流水線數(shù)據(jù)并行處理，得到對應(yīng)的處理后數(shù)組；

21、將處理后數(shù)組轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第二傳輸數(shù)據(jù)串反饋至上位機的通信接口，使得上位機接收第二傳輸數(shù)據(jù)串后，將第二傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為處理后數(shù)組，并對處理后數(shù)組進行存儲及輸出展示。

22、在一個可能的設(shè)計中，當(dāng)對接收的數(shù)據(jù)幀進行解析，未得到幀頭數(shù)據(jù)時，所述方法還包括：

23、將對應(yīng)數(shù)據(jù)幀返回上位機，并接收上位機通過通信接口重新傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀。

24、第三方面，本發(fā)明提供基于fpga加速的矢量圖視覺處理系統(tǒng)，包括上位機和若干fpga處理器，所述上位機與各fpga處理器之間建立通信連接，所述上位機包括svg處理模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、接口通信模塊和存儲展示模塊，所述fpga處理器包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其中：

25、svg處理模塊，用于獲取輸入的svg矢量圖文件，對svg矢量圖文件進行矢量圖解析，得到對應(yīng)的矢量圖數(shù)據(jù)及矢量圖尺寸參數(shù)，并根據(jù)矢量圖尺寸參數(shù)將矢量圖數(shù)據(jù)分割為若干尺寸一致的子矢量圖數(shù)據(jù)，將各子矢量圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的rgb三顏色通道數(shù)據(jù)，將rgb三顏色通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組；

26、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對各一維數(shù)組進行進制轉(zhuǎn)換處理，得到對應(yīng)的十六進制數(shù)組，并將各十六進制數(shù)組轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一傳輸數(shù)據(jù)串，以及將第二傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為處理后數(shù)組；

27、接口通信模塊，用于利用設(shè)定的幀頭數(shù)據(jù)對各第一傳輸數(shù)據(jù)串進行數(shù)據(jù)封裝，得到對應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)幀，將各數(shù)據(jù)幀發(fā)送至fpga處理器，以及接收fpga處理器反饋的第二傳輸數(shù)據(jù)串；

28、存儲展示模塊，用于對處理后數(shù)組進行存儲及輸出展示；

29、數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收上位機通過接口通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀；

30、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于將第二傳輸數(shù)據(jù)串發(fā)送至上位機的接口通信模塊；

31、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對接收的數(shù)據(jù)幀進行解析，得到對應(yīng)的幀頭數(shù)據(jù)和第一傳輸數(shù)據(jù)串，將第一傳輸數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十六進制數(shù)組，并根據(jù)幀頭數(shù)據(jù)對各十六進制數(shù)組進行雙fifo流水線數(shù)據(jù)并行處理，得到對應(yīng)的處理后數(shù)組，將處理后數(shù)組轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第二傳輸數(shù)據(jù)串。

32、在一個可能的設(shè)計中，所述接口通信模塊包括串口收發(fā)單元、串口配置單元和數(shù)據(jù)編解碼單元；所述串口收發(fā)單元用于利用設(shè)定的幀頭數(shù)據(jù)對各第一傳輸數(shù)據(jù)串進行數(shù)據(jù)封裝，得到對應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)幀，將各數(shù)據(jù)幀發(fā)送至fpga處理器，以及接收fpga處理器反饋的第二傳輸數(shù)據(jù)串；所述串口配置單元用于對串口收發(fā)單元進行參數(shù)配置；所述數(shù)據(jù)編解碼單元用于對串口收發(fā)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)幀進行編碼處理，以及對串口收發(fā)單元接收的第二傳輸數(shù)據(jù)串進行解碼處理。

33、在一個可能的設(shè)計中，所述上位機還包括人機交互接口，所述人機交互接口用于用戶與上位機之間的人機交互對接。

34、在一個可能的設(shè)計中，所述fpga處理器還包括顯示控制模塊，所述顯示控制模塊用于對處理后數(shù)組進行顯示輸出。

35、有益效果：本發(fā)明通過上位機對矢量圖進行解析和分割，得到若干子矢量圖，再將子矢量圖轉(zhuǎn)換為位圖整型數(shù)據(jù)，將整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)串傳輸給fpga處理器，通過fpga的雙fifo流水線數(shù)據(jù)運算及并行處理，加速圖像處理過程，反饋最終的圖像處理結(jié)果給上位機，由上位機對圖像處理結(jié)果進行存儲及輸出展示，以實現(xiàn)快速、高效的矢量圖視覺處理過程。本發(fā)明借助fpga的速度優(yōu)勢，將數(shù)字圖像處理過程轉(zhuǎn)移到fpga，從而利用fpga的雙fifo流水線數(shù)據(jù)運算及并行處理的技術(shù)優(yōu)勢，極大地加速了視覺圖像處理過程；且本發(fā)明系統(tǒng)可擴展支持多路fpga數(shù)據(jù)的同步處理，進一步提升系統(tǒng)處理效率；同時，本發(fā)明基于數(shù)據(jù)流為矢量圖視覺硬件加速處理創(chuàng)建了一個完整的基礎(chǔ)技術(shù)框架。