專利名稱：一種基于fpga的高光譜圖像異常檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的高光譜圖像異常檢測系統(tǒng)。
背景技術：
雖然高光譜遙感圖像在波段數(shù)和分辨率方面表現(xiàn)出色，但是其巨大的數(shù)據(jù)量和極高的數(shù)據(jù)率對于要求時效性的數(shù)據(jù)處理造成很大的障礙，為解決這一難題科研人員提出許多新的高效數(shù)據(jù)處理方法對高光譜圖像進行處理。高光譜遙感技術的快速發(fā)展使得遙感圖像數(shù)據(jù)海量增長，設在地球地面的數(shù)據(jù)處理中心站不能對爆炸性增長的遙感圖像數(shù)據(jù)進行及時處理，嚴重阻礙了海量有價值數(shù)據(jù)的有效和充分利用。并且，由于受到傳輸鏈路帶寬的限制，高光譜遙感圖像傳送到地面之前需進行大比率的有損壓縮，以至于地面對傳回圖像進行恢復時會丟失圖像的大量細節(jié)信息，造成嚴重的圖像質(zhì)量損失。因此高光譜高速處理技術是解決這一問題的一種必要方法，尤其在衛(wèi)星上便可以對遙感圖像數(shù)據(jù)進行實時預處理，大幅度提高數(shù)據(jù)的利用率。經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)可以在盡量減少失真的情況下進行大比例壓縮，減輕數(shù)據(jù)傳輸鏈路帶寬要求較高的壓力。隨著電子設計自動化技術的高速發(fā)展，半導體工藝的顯著提高使得FPGA規(guī)模越來越大，計算性能越來越強，許多傳統(tǒng)軟件方法實現(xiàn)的高光譜圖像處理算法得以變?yōu)橛布娐仿勊賹崿F(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決在對高光譜圖像進行異常檢測處理時PC機的計算效率不能滿足實時性要求的問題，提出一種基于FPGA的高光譜圖像處理實現(xiàn)裝置。可以實現(xiàn)高光譜圖像數(shù)據(jù)的高速實時處理，并可以根據(jù)需要對硬件進行升級，以實現(xiàn)更高性能要求。本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案:
一種基于FPGA的高光譜圖像異常檢測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、協(xié)方差矩陣求解模塊、廣義逆求解模塊和結(jié)果求解模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊負責窗口矩陣數(shù)據(jù)的均值化處理，它的輸出端連接協(xié)方差矩陣求解模塊的輸入端，協(xié)方差矩陣求解模塊的輸出端連接廣義逆求解模塊的輸入端，廣義逆求解模塊用來求解協(xié)方差矩陣的廣義逆，它的輸出端連接結(jié)果計算模塊的輸入端。所述的數(shù)據(jù)輸入模塊主要包括窗口矩陣模塊、均值計算模塊、矩陣減法模塊和矩陣轉(zhuǎn)置模塊。窗口矩陣模塊產(chǎn)生窗口矩陣數(shù)據(jù)，均值計算模塊產(chǎn)生的均值數(shù)據(jù)輸入到矩陣減法模塊，矩陣減法模塊數(shù)據(jù)結(jié)果輸入到矩陣轉(zhuǎn)置模塊求解矩陣的轉(zhuǎn)置。所述的協(xié)方差矩陣求解模塊主要包括矩陣乘法模塊和定點轉(zhuǎn)浮點數(shù)據(jù)模塊。矩陣乘法計算結(jié)果輸入到定點轉(zhuǎn)浮點模塊進行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。所述的廣義逆求解模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，主要包括廣義逆求解控制器、矩陣求秩模塊、矩陣乘法模塊、廣義逆計算模塊和數(shù)據(jù)存儲組成。數(shù)據(jù)存儲模塊用來暫時存儲輸入矩陣數(shù)據(jù)，矩陣求秩模塊和矩陣乘法模塊讀取數(shù)據(jù)存儲中的矩陣數(shù)據(jù)進行并行計算，兩者結(jié)果輸入到廣義逆計算模塊進行廣義逆求解，廣義逆求解控制器主要負責調(diào)度數(shù)據(jù)流動和控制其它模塊的動作。
所述的結(jié)果計算模塊主要包括均值向量計算模塊，向量矩陣點乘模塊和向量點乘模塊，主要涉及向量點乘運算。
本發(fā)明的有益效果: (I)系統(tǒng)采用了具有并行計算性能優(yōu)勢的FPGA作為平臺，并且充分挖掘了計算過程的并行性，最終映射為具體的硬件電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)運算過程，提高了系統(tǒng)運算性能，相比傳統(tǒng)軟件方法大大提高了數(shù)據(jù)處理速度。
(2)核心計算模塊采用了單精度數(shù)據(jù)類型充分保證了計算結(jié)果的精確性。
(3) FPGA同時具有高度的靈活性，F(xiàn)PGA具有重配置能力只需要修改配置文件既可以實現(xiàn)對內(nèi)部電路的修改和維護?；贔PGA開發(fā)的系統(tǒng)可以進行快速升級和方便維護，可以節(jié)約研發(fā)成本降低研發(fā)風險。
圖1 RX算法流程圖； 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為數(shù)據(jù)輸入模塊設計框架圖； 圖4為協(xié)方差矩陣求解模塊設計框架圖； 圖5為廣義逆求解模塊設計框架圖； 圖6為矩陣求秩模塊設計框架圖； 圖1為結(jié)果計算模塊設計框架圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步描述。
如圖1所示為RX算法流程圖，從單窗口 RX算法原理可以看出該算法是通過計算局部檢測窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的RX算子值來尋找異常目標的。移動檢測窗口對整幅高光譜圖像進行檢測就可以找到圖像內(nèi)的所有異常目標。因此，我們可以認為整個算法是以局部檢測窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)所組成的窗口矩陣為單位進行計算的。
根據(jù)圖像的空間大小和分辨率，將RX算法檢測窗口設置為Ilxll像素大小，檢測窗可以包含121個像素點，根據(jù)高光譜數(shù)據(jù)特點可知窗口內(nèi)為IlxllxNband (Nband為所選波段數(shù))的三維矩陣數(shù)據(jù)。根據(jù)計算需要須將三維矩陣轉(zhuǎn)化為二維矩陣來進行計算，即將原矩陣化為維數(shù)為Nbandxl21的二維數(shù)據(jù)矩陣。然后，計算窗口矩陣的均值矩陣，用數(shù)據(jù)矩陣減去均值矩陣得到的結(jié)果矩陣去求得背景協(xié)方差矩陣的估計值。計算協(xié)方差矩陣的廣義逆矩陣，然后將所得結(jié)果矩陣帶入異常檢測算子進行計算。求得的異常檢測算子與閾值進行比較判斷待檢測點是否為異常目標，然后通過滑動窗口對整幅高光譜圖像進行異常檢測算子計算找出圖像中的異常點。
如圖2所示，本實施方案包括數(shù)據(jù)輸入模塊、協(xié)方差矩陣求解模塊、廣義逆求解模塊和結(jié)果求解模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊的輸出端連接協(xié)方差矩陣求解模塊的輸入端，協(xié)方差矩陣求解模塊的輸出端連接廣義逆求解模塊的輸入端，廣義逆求解模塊的輸出端連接結(jié)果計算模塊的輸入端。下面結(jié)合各圖說明各個模塊的實現(xiàn): (I)數(shù)據(jù)輸入模塊設計。
圖3給出了數(shù)據(jù)輸入模塊的框架圖，窗口矩陣產(chǎn)生模塊實現(xiàn)對圖像原始數(shù)據(jù)進行窗口化處理，即生成窗口數(shù)據(jù)矩陣。通過地址產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀寫使能信號和讀寫地址信號，讀出高光譜圖像數(shù)據(jù)存儲中的像元數(shù)據(jù)，存儲到窗口矩陣RAM中。在窗口數(shù)據(jù)矩陣中每一列代表一個像元，接下來通過均值矩陣模塊計算窗口所包括的所有像元向量的均值向量，并產(chǎn)生相應的均值矩陣。再通過矩陣減法模塊實現(xiàn)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的局部中心化處理，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)矩陣。通過矩陣轉(zhuǎn)置處理產(chǎn)生其轉(zhuǎn)置矩陣，輸出到計算協(xié)方差矩陣模塊?？刂颇K則可以實現(xiàn)局部滑動窗口在整個圖像場景陣列中滑動，從而實現(xiàn)對除邊界以外的所有圖像數(shù)據(jù)進行異常檢測處理。
1-1地址產(chǎn)生器模塊 地址產(chǎn)生器模塊的作用是用來產(chǎn)生窗口矩陣數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)在存儲器中是順序存儲的，即每個像元向量數(shù)據(jù)地址是連續(xù)的。由于窗口矩陣大小為11 11，所以窗口矩陣數(shù)據(jù)為N 121(Ν為所選波段數(shù)，即每個像元向量元素個數(shù))，地址產(chǎn)生器模塊產(chǎn)生讀、寫數(shù)據(jù)使能和讀、寫地址信號，將窗口內(nèi)像元向量數(shù)據(jù)取出并送入數(shù)據(jù)處理模塊進行運算處理。窗口矩陣生成的關鍵在于產(chǎn)生相應的讀寫使能信號和讀寫地址信號。順序從圖像數(shù)據(jù)存儲器中取出每一個像元向量的第一個元素all，al2,…，aln組成窗口矩陣的第一行，同理取出每一個像元向量的第二個元素a21，a22,…，a2n組成窗口矩陣的第二行，如此直到取出所有窗口矩陣內(nèi)的數(shù)據(jù)暫存在窗口矩陣window_ram中。
設計水平和豎直兩個計數(shù)器x_cnt, y_cnt。x_cnt為水平方向計數(shù)產(chǎn)生使窗口水平移動的控制信號，y_cnt為豎直方向計數(shù)產(chǎn)生使窗口豎直方向移動的控制信號，x_cnt與y_cnt 一起來提供窗口移動的控制信號。窗口矩陣從左邊界開始，先做水平移動對窗口矩陣中心像元進行一次檢測算子的計算，然后當其移動到右邊界時，返回到左邊界向下移動一行然后重復水平移動，直到窗口滑過整個圖像區(qū)域。
用IP核定制一個ROM存儲模塊，初始化為一個模120計數(shù)器iOn^cnt,可以用來遍歷窗口矩陣內(nèi)的每一個像元向量數(shù)據(jù)，因此每一個窗口內(nèi)的像元序列值為n_cnt = x_cnt+y_cnt+rom_cnt (對一個確定的窗口矩陣其x_cnt與y_cnt的值是確定的，rom_cnt的變化可以訪問到窗口矩陣中的每一個像元的值)，比如讀取窗口矩陣數(shù)據(jù)的第一行元素地址為 N*n_cnt_N, N*n_cnt_ (N-1)，...，N*n_cnt-l (此時,n_cnt=l )。同理可以讀取窗口矩陣數(shù)據(jù)所有行并存儲到窗口矩陣存儲器Window_Ram中，后續(xù)運算模塊可以從存儲中讀取數(shù)據(jù)進行進一步運算處理。
1-2均值計算模塊 均值計算模塊用來產(chǎn)生窗口矩陣內(nèi)向量數(shù)據(jù)的均值的估計值，并進一步產(chǎn)生均值矩陣。為加快運算速度，設置N個并行處理單元(PE)分別來進行窗口矩陣每一行元素的累力口，按照列的順序讀出窗口矩陣數(shù)據(jù)送入到并行的PE計算模塊進行累加操作，得到每一行元素的和值。計算所得結(jié)果，通過數(shù) 據(jù)選通開關順序存入結(jié)果存儲器中。將每一行的和值除以窗口矩陣大小即可得到均值向量，再將均值向量進行擴展將均值向量的每一個元素擴展成與窗口矩陣規(guī)模一樣大小的一行元素就構(gòu)成了均值矩陣數(shù)據(jù)。
1-3矩陣減法模塊 矩陣減法模塊主要來實現(xiàn)窗口矩陣與均值矩陣的減法運算，產(chǎn)生的差值矩陣用來計算協(xié)方差矩陣的值。矩陣減法模塊實現(xiàn)是比較簡單的，設計一個控制模塊用來產(chǎn)生讀、寫使能信號和讀、寫地址信號。當外部信號輸入使能矩陣減法模塊，控制模塊啟動并產(chǎn)生相應的讀使能信號和讀地址信號，從窗口矩陣和均值矩陣存儲模塊中讀取數(shù)據(jù)送入運算模塊進行運算。在控制模塊中設置一個計數(shù)器對數(shù)據(jù)運算過程進行計數(shù)操作從而產(chǎn)生運算結(jié)束信號，作為下一模塊的使能信號。
(2)協(xié)方差矩陣模塊 由于在進行矩陣廣義逆求解時，其數(shù)據(jù)都是小數(shù)而且內(nèi)部計算模塊含有大量乘累加操作，定點數(shù)據(jù)由于受其精度和動態(tài)范圍的限制不能勝任。浮點數(shù)據(jù)可以在更大的動態(tài)范圍內(nèi)提供更高的分辨率，可以保證系統(tǒng)有更高的精度。圖4給出了協(xié)方差矩陣求解模塊的框架圖，協(xié)方差矩陣由于計算比較大因此單獨用一個模塊來實現(xiàn)，主要運算是矩陣乘法運算，調(diào)用乘累加器并行運算實現(xiàn)矩陣乘法，在輸出之前加一定點數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)單精度浮點數(shù)據(jù)類型模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以提供后續(xù)模塊進行運算。
(3)廣義逆 求解模塊 圖5給出了矩陣廣義逆求解模塊的框架圖。主要由廣義逆求解控制器、矩陣求秩模塊、矩陣乘法模塊、廣義逆計算模塊和數(shù)據(jù)存儲等組成。廣義逆求解控制器負責控制數(shù)據(jù)流動和協(xié)調(diào)各子功能模塊的運行，其中矩陣乘法計算和矩陣秩計算并行進行，可以有效提高計算速度。當兩個模塊都計算完成后啟動廣義逆計算模塊，此模塊主要完成基于跡方法求解矩陣廣義逆的迭代運算過程直到求出矩陣廣義逆。
3-1求解廣義逆的跡方法 矩陣求廣義逆模塊是整個算法模塊最復雜的部分，設已知矩陣Aape的秩為r，矩陣求廣義逆的算法如下: 步驟(I)計算B = AtA ； 步驟(2)令C1 = I,初始化矩陣； 步驟(3)計算 步驟⑷計算A =兩兩C A ;注意，(!』=_卿)#0。
求矩陣廣義逆的跡方法需要已知矩陣的秩，矩陣的初等行變換可以確定矩陣的秩。矩陣的初等行變換有三種: (a)對調(diào)兩行； (b)以數(shù)O)乘某一行的所有元素； (C)把某一行所有元素的k倍加到另一行對應的元素上去。
三種初等行變換結(jié)合使用，可以將任意非零矩陣化為Hermite標準型，其中第(I)和(2)種變換很容易實現(xiàn)，但第(3)種變換比較繁瑣，目的是將矩陣中某元素所在列的其余元素全化為O。針對第(3)種變換，采用了一種矩形對角線計算法。通過分析，可以發(fā)現(xiàn)該算法具有很強的并行性，非常適合用FPGA實現(xiàn)。
3-2矩陣廣義逆求解模塊設計
3-2-1矩陣求秩模塊設計
圖6所示，其頂層模塊主要包括矩陣求秩控制器、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲、接口模塊、選主元模塊、主元化為I (行倍乘運算)、行交換和數(shù)據(jù)輸出8個子功能模塊。矩陣求秩模塊是廣義逆求解中的核心模塊，計算出的秩r是廣義逆求解模塊的重要參數(shù)，控制廣義逆計算子模塊的迭代計算次數(shù)。具體實現(xiàn)方式如下:
步驟(I)將待求解矩陣的數(shù)據(jù)按照列順序輸入選主元子模塊，然后由第一列開始選取主元素(某一列中第一個非零元素)，如果主元素不在行數(shù)等于循環(huán)計算次數(shù)的行時則需要進行交換，將主元素所在行的所有元素交換到行數(shù)為計算次數(shù)的行(此時計算次數(shù)計數(shù)器保持不變);
步驟(2)計算過程開始，首先將主元素所在行數(shù)據(jù)依次通過除法器運算除以主元素的值，主元素變?yōu)?，其它元素更新為主元素的倍數(shù)，相當于對矩陣一行元素進行倍乘操作，每一元素乘以系數(shù)I/主元素的值。步驟(3)令主元素所在列的其它元素直接為0，主元素所在行外的其它行元素的變換值則通過3-1節(jié)所述的矩形對角線計算法進行更新，當更新完成時進行計算次數(shù)計數(shù)器加I ;
步驟(4)重復(I)、(2)和(3)運算過程直到進行到最后一列，最后一次計算過程不需要通過(I)、(2)和(3)步驟，可以通過直接判斷得出結(jié)果。具體過程是首先判斷矩陣最后一列的最后一個元素是否為零，若為零則矩陣的秩等于計算次數(shù)，若不為零矩陣的秩等于計算次數(shù)加一，然后輸出計算完成信號和模塊運算后的結(jié)果以輸入后續(xù)模塊進行進一步的計算。整個模塊的運行是在狀態(tài)機控制下有序進行的，把整個運算過程分解為幾個按一定順序進行的子過程來進行運算實現(xiàn)，而子過程剛好可以用對應狀態(tài)來表示，子過程進行順序計算的過程剛好對應狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程。因此可以用狀態(tài)機的思想來實現(xiàn)整個運算工程。首先在復位信號rst_n控制下，狀態(tài)機進行復位動作初始化狀態(tài)為IDLE狀態(tài)，然后在輸入控制信號作用下狀態(tài)機啟動進入狀態(tài)SI，此時相對應于選主元模塊進行工作，選出輸入某列數(shù)據(jù)中的主元素(主元素不等于O)。當選主元模塊完成選主元操作時，狀態(tài)機進入下一狀態(tài)S2進行將主元素變?yōu)镮的操作(初等行變換中的倍乘操作)，將主元素的倒數(shù)倍乘以主元所在行的所有元素。完成倍乘操作后，然后進行換判斷，判斷是否需要進行行交換操作，當需要交換行時，狀態(tài)機進入狀態(tài)S3進行行交換操作:當不需要行交換時，狀態(tài)機直接進入狀態(tài)S4對除主元素所在行以外的其它元素進行更新操作(數(shù)據(jù)處理)。狀態(tài)S3行交換完成時同樣進入狀態(tài)S4進行數(shù)據(jù)處理操作。當上一輪數(shù)據(jù)更新結(jié)束后，計算輪次計數(shù)器加一，當S4狀態(tài)完成后，判斷計算次數(shù)是否與所需計算總次數(shù)相等，當計算次數(shù)小于總次數(shù)時狀態(tài)機從S4狀態(tài)轉(zhuǎn)入SI狀態(tài)重新開始下一輪數(shù)據(jù)更新操作，直到最后將所求矩陣化為Hermite標準型矩陣，然后狀態(tài)機進入狀態(tài)IDLE等待下一個矩陣計算開始。3-2-2循環(huán)計算模塊設計
在求出矩陣秩f后循環(huán)計算模塊開始工作，此模塊包括矩陣求跡，矩陣減法，矩陣乘法運算。求矩陣跡可以通過對對角線元素進行累加實現(xiàn)，矩陣乘法可以調(diào)用前邊所用的矩陣乘法模塊，矩陣減法實現(xiàn)比較簡單，只需要讀取存儲在RAM中的矩陣數(shù)據(jù)輸入減法器按順序計算。正如前文所述矩陣的秩是一個關鍵參數(shù)就體現(xiàn)在這一模塊中，更新矩陣G1的循環(huán)計算過程中矩陣的秩f直接控制著循環(huán)計算的次數(shù)。
首先在復位信號rst_n控制下，狀態(tài)機進行復位動作初始化狀態(tài)為IDLE狀態(tài)，然后在輸入控制信號作用下狀態(tài)機啟動進入狀態(tài)SI，此時相對應于求矩陣乘法模塊進行工作，求輸入矩陣Gfpg的乘積矩陣GjB。當矩陣乘法模塊完成乘法操作時，狀態(tài)機進入下一狀態(tài)S2進行將求矩陣跡的運算(同將矩陣對角線元素取出然后進行累加操作)，并將將循環(huán)計算次數(shù)的倒數(shù)倍乘以GiB矩陣的所有元素。當完成求矩陣跡操作后，然后進狀態(tài)機進入狀態(tài)S3進行矩陣減法操作。
當一輪循環(huán)計算結(jié)束后，計算輪次計數(shù)器加1，當S3狀態(tài)操作完成后判斷計算次數(shù)是否與所需計算總次數(shù)(矩陣秩Γ)相等，當計算次數(shù)小于總次數(shù)時狀態(tài)機從S3狀態(tài)轉(zhuǎn)入Si狀態(tài)重新開始新一輪循環(huán)計算操作，直到最后求得矩陣Gir。再將矩陣(^送入結(jié)果計算模塊進行下一步計算，然后狀態(tài)機進入狀態(tài)IDLE等待下一個矩陣計算開始。
(4)結(jié)果計算模塊設計。
圖7給出了結(jié)果計算模塊的設計框架圖，結(jié)果計算模塊控制器負責將協(xié)方差矩陣的廣義逆矩陣輸入到計算模塊，并且讀取窗口矩陣中心像元的數(shù)據(jù)向量。計算均值向量子模塊計算出窗口矩陣每一行的均值以產(chǎn)生均值向量。計算窗口矩陣中心像元數(shù)據(jù)向量與均值向量的差，然后與協(xié)方差矩陣的廣義逆矩陣進行點乘運算，結(jié)果向量再與窗口矩陣中心像元數(shù)據(jù)向量與均值向量的差值向量進行向量點乘運算即可得到最終結(jié)果。向量點乘運算調(diào)用單精度浮點乘法器和減 法器組成浮點乘累加單元來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的高光譜圖像異常檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入模塊、協(xié)方差矩陣求解模塊、廣義逆求解模塊和結(jié)果求解模塊，其特征在于:數(shù)據(jù)輸入模塊負責窗口矩陣數(shù)據(jù)的均值化處理，它的輸出端連接協(xié)方差矩陣求解模塊的輸入端，協(xié)方差矩陣求解模塊的輸出端連接廣義逆求解模塊的輸入端，廣義逆求解模塊用來求解協(xié)方差矩陣的廣義逆，它的輸出端連接結(jié)果計算模塊的輸入端； 所述的數(shù)據(jù)輸入模塊包括窗口矩陣模塊、均值計算模塊、矩陣減法模塊和矩陣轉(zhuǎn)置模塊；窗口矩陣模塊產(chǎn)生窗口矩陣數(shù)據(jù)，均值計算模塊產(chǎn)生的均值數(shù)據(jù)輸入到矩陣減法模塊，矩陣減法模塊數(shù)據(jù)結(jié)果輸入到矩陣轉(zhuǎn)置模塊求解矩陣的轉(zhuǎn)置； 所述的協(xié)方差矩陣求解模塊包括矩陣乘法模塊和定點轉(zhuǎn)浮點數(shù)據(jù)模塊；矩陣乘法計算結(jié)果輸入到定點轉(zhuǎn)浮點模塊進行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換； 所述的廣義逆求解模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，包括廣義逆求解控制器、矩陣求秩模塊、矩陣乘法模塊、廣義逆計算模塊和數(shù)據(jù)存儲組成；數(shù)據(jù)存儲模塊用來暫時存儲輸入矩陣數(shù)據(jù)，矩陣求秩模塊和矩陣乘法模塊讀取數(shù)據(jù)存儲中的矩陣數(shù)據(jù)進行并行計算，兩者結(jié)果輸入到廣義逆計算模塊進行廣義逆求解，廣義逆求解控制器主要負責調(diào)度數(shù)據(jù)流動和控制其它模塊的動作； 所述的結(jié)果計算模塊包括均值向量計算模塊，向量矩陣點乘模塊和向量點乘模塊，主要涉及向量點乘運算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的高光譜圖像異常檢測系統(tǒng)。本發(fā)明包括數(shù)據(jù)輸入模塊、協(xié)方差矩陣求解模塊、廣義逆求解模塊和結(jié)果求解模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊負責窗口矩陣數(shù)據(jù)的均值化處理，它的輸出端連接協(xié)方差矩陣求解模塊的輸入端，協(xié)方差矩陣求解模塊的輸出端連接廣義逆求解模塊的輸入端，廣義逆求解模塊用來求解協(xié)方差矩陣的廣義逆，它的輸出端連接結(jié)果計算模塊的輸入端。本發(fā)明可以實現(xiàn)高光譜圖像數(shù)據(jù)的高速實時處理，并可以根據(jù)需要對硬件進行升級，以實現(xiàn)更高性能要求。
文檔編號G06T1/00GK103177447SQ20131009170
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者趙遼英, 鄭俊鵬, 趙兵 申請人:杭州電子科技大學