(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211326564.5 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 山东大学 地址 250100 山东省济南市历城区山大南 路27号 (72)发明人 詹学鹏　柏茂颖　陈杰智　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 赵玉凤 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于内容可寻址存储器实现图像投影 的方法 (57)摘要 本发明公开一种基于内容可寻址存储器实 现图像投影的方法， 该方法基于传统架构的TCA M 阵列， 介绍了一种利用硬件实现对二值图像水平 和垂直方向投影的特征提取实例。 当需要提取水 平方向上的像素堆叠时， 仅需将二值图像的像素 值存储到TCAM阵列中。 之后利用输入全 “1”来与 TCAM阵列中存储的数据进行匹配， 在每 行的ML上 就会输出不匹配的位数， 即像素 “0”的位数， 这样 就可以实现水平方向上 “0”像素的数目统计。 若 要处理垂直方向， 仅需要在将图像存储到TCAM阵 列前先进行转置， 之后操作同上， 即可获得垂直 方向上的像素堆叠统计。 本发明实现了利用硬件 加速处理前期特征向量提取过程， 大大提升的 图 像处理的工作效率。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 115546184 A 2022.12.30 CN 115546184 A 1.一种基于内容可寻址存 储器实现图像投影的方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S01） 、 判断图像是否是二值图像， 如果是， 则 进行步骤S02） ， 如果不是， 将图像进行二值 化处理后再进行步骤S02） ； S02） 、 图像分割， 将图像分割成若干个和TCAM阵列大小相等的像素块， TCAM阵列由多个 内容可寻址存 储器并联而成； S03） 、 将像素块对应的像素值写入TCAM阵列； S04） 、 TCAM阵列全部写入白色像素块对应的数据项1， 与TCAM阵列中的图像块像素值进 行匹配； S05） 、 若白色像素块对应的数据项1与TCAM阵列中的图像块像素值匹配， 则 TCAM阵列的 匹配线上的电压持平， 若白色像素块对应的数据项1与TCAM阵列中的图像块像素值不匹配， 则TCAM阵列的原本预充电的匹配线通过外围电路放电， 获取该放电过程中匹配线的放电电 压和放电时间， 根据放电电压和放电时间与失配位数的线性关系推出本像素块的失配位 数， 所述失配位数就是像素块中像素值 为0的像素点的个数； S06） 、 重复步骤S0 3） 至S05） ， 获取其 他像素块的失配位数， 从而实现图像投影。 2.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 匹 配线上的放电电压与放电衰减系数 满足函数关系： ， 其中y表示放电电压， t表示 放电时间， A为固定数值， 根据该函数关系以及步骤S05） 放电过程的放电电压、 放电时间计 算出放电衰减系数 ， 放电衰减系数 与失配位数呈线性关系， 通过仿真得出该线性关系， 通过该线性关系以及放电衰减系数 得到步骤S0 5） 中像素块的失配位数。 3.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 获 取水平方向上的投影时， 直接将像素块对应的像素值存 储到TCAM阵列。 4.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 获 取垂直方向上的投影时， 像素块 转置后将其对应的像素值存 储到TCAM阵列。 5.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 获 取倾斜角度的投影时， 将像素块倾斜角度对应的像素值存储到TCAM阵列， TCAM阵列中的空 出单元存储X态。 6.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 一 个TCAM阵列由M*N个TCAM单元并联组成， M表示TCAM阵列的行数， N表示TCAM阵列的列数， 每 行的N个TCAM单 元并联到一条匹配线上， 再由不同行对应的匹配线并联在一 起。 7.根据权利要求1所述的基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： TCAM阵列中的内容可寻址存 储器为闪存 存储单元、 忆阻器或铁电存 储器。 8.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 本 方法用于二 值图像数字识别、 边 缘识别的特 征提取步骤。 9.根据权利要求1所述的基于 内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 本 方法实现对二 值图像的灰度直方分布的统计。 10.根据权利要求1所述的基于内容可寻址存储器实现图像投影的方法， 其特征在于： 本方法用于图像的阈值分割 、 字符分割以及轮廓分析。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115546184 A 2一种基于内容可 寻址存储器实现 图像投影的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及图像处理领域， 具体是一种基于内容可寻址存储器实现图像 投影的方 法， 属于用硬件加速图像处 理的方法。 背景技术 [0002]图像处理是对既定的图像信息进行加工以满足人的视觉、 心理以及应用方面等需 求的行为， 主要包括图像变换、 图像编 码压缩、 图像增强和复原、 图像分割、 图像描述和图像 识别等。 在图像处理尤其是二值图像的处理过程中， 投影法是一种常见的处理方式， 在图像 分割、 图像描述和图像识别等领域应用广泛。 一般来说， 图像投影分为水平投影和垂直投 影。 水平面方向的正投影叫做水平投影， 指二 维图像按照水平轴方向进 行投影； 垂 直投影则 是指二维 图像按照竖直方向的投影， 投影后的结果可以看作是一维 图像。 对于一幅二维 图 像， 投影是将图像二值化后的像素点按某一方向堆叠， 从而获得二维 图像的像素分布直方 图。 由于二维 图像的像素分布直方图是一维的特征向量， 所以通过投影方法可以实现数据 降维的高效处理。 同时， 对于更高精度要求的图像描述和图像识别， 通过不同旋转角度的图 像投影操作， 可以获取更多具有分析价值的特征向量， 以达到分析目的。 综上， 图像投影法 在图像处 理的特征提取步骤中发挥着重要作用。 [0003]现有的图像投影法一般通过 软件实现， 如水平投影的实现步骤： 1、 图像二 值化， 物体为 黑， 背景为白； 2、 循环各行， 依次判断每一列的像素值是否为黑， 统计该行所有黑像素的个数。 设 该行共有M个黑像素， 则把该 行从第一列到第M列置为 黑。 [0004]垂直投影的实现步骤： 1、 图像二 值化， 物体为 黑， 背景为白； 2、 循环各列， 依次判断每一行的像素值是否为黑， 统计该列所有黑像素的个数。 设 该列共有M个黑像素， 则把第一行到第行置为 黑。 [0005]上述软件实现图像投影的方法较为复杂， 对计算机算力要求高， 会影响图像处理 实现的时间。 [0006]内容可寻址存储器  (Content  Addressable  Memory， CAM)是一种特殊的存储阵 列， 它以内容进行寻址， 将一个输入数据项与存储在单元内的数据项进 行匹配， 并输出匹配 信息。 三态内容可寻址存储器(Ternary  Content Addressable  Memory， TCAM)是一种在内 容可寻址存储器的基础上发展 出来的存储 单元结构 。 TCAM主要有三个不同的态， 分别是 “0” 态、“1”态和“X”态。 和CAM不同的是， 除了单纯的对 “0”项和“1”项匹配和不匹配的比较， TCAM 还引入了通配项 “X”态。 当TCAM单元中存储的为 “X”态时， 是无论输入是 “0”还是“1”， 输出均 表现为匹配状态。 在工作时， 每个单元在编程阶段写入不同的态。 在读阶段， 通过数据线DL   （Data Line） 和  （Complementary  of Data Line） 输入不同的数据与单元中的存储态进 行搜索。 若输入数据与单元存储数据相同， 则单元处于高阻态， 原本预充电的匹配线 （ML,   Match Line） 上电压保持不变， 若数据不相同， 则ML放电。 通常， 由于每个TCAM单元通过并联说　明　书 1/5 页 3 CN 115546184 A 3