实时图像处理，前沿学科进展知多少？ | MDPI Electronics

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实时图像处理的硬件体系结构的开发，对于在有限时间范围内处理关键应用程序的数据起着至关重要的作用。此外，作为一个跨学科领域，其在电子工程、计算机科学、工业控制、物理学、数学、生物学、食品质量评估、医学等方面都有着广泛的应用，可为多项研究提供技术支持。

Electronics邀请到来自西班牙ULPGC大学的Gustavo Marrero Callico副教授，创建“实时图像处理的硬件架构研究”特刊 (Hardware Architectures for Real Time Image Processing)，本期推文精选了两篇近期发表在此特刊的优秀文章，以飨读者。

01

A 13.3 Gbps 9/7M Discrete Wavelet Transform for CCSDS 122.0-B-1 Image Data Compression on a Space-Grade SRAM FPGA

Elias Machairas et al.

https://doi.org/10.3390/electronics9081234

编辑推荐导语：

遥感被认为是基础监测技术。最新的高分辨，高速星载成像器的数据量和仪器数据速率在几Gbps范围内呈爆炸性增长。与有限的机载存储资源和下行链路带宽存在竞争关系，使图像数据压缩成为机载处理的关键任务。空间数据系统咨询委员会 (CCSDS) 图像数据压缩 (IDC) 标准CCSDS-122.0-B-1是一种基于变换的2D图像压缩算法，专门用于机载空间平台。在本文中，作者为CCSDS-IDC算法的关键部分9/7M整数离散小波变换 (DWT) 引入了一种高性能架构。所提出的并行体系结构可实现每个周期2个样本，而深层管线则可实现非常高的时钟频率。此外，它利用弹性管道原理来提供模块化，对延迟不敏感，且能实现分布式控制。提议的架构在Xilinx Kintex Ultrascale XQRKU060空间级SRAM FPGA上实现了831 MSamples/s (13.3 Gbps @ 16bpp) 的最先进吞吐性能，可与下一代高速成像器和车载数据处理网络技术的无缝结合。这是9/7M Integer DWT在空间级FPGA上的最快实现，优于以前的技术性能。

部分审稿人意见：

• 本文介绍了使用9/7M DWT实现CCSDS-122标准的性能和吞吐量。文章令人印象深刻，研究方向值得关注。

• 实验标新立异，将所提出的解决方案与现有方法进行了比较，并建立了最新的吞吐量性能状态。

02

Parallel Classification Pipelines for Skin Cancer Detection Exploiting Hyperspectral Imaging on Hybrid Systems

Emanuele Tort et al.

https://www.mdpi.com/2079-9292/9/9/1503

编辑推荐导语：

皮肤癌的早期发现对于规划治疗病变的有效疗法至关重要。在常规医学实践中，诊断是基于对病变的肉眼检查，并且依赖于皮肤科医生的专业知识。第一次检查后，可能需要进行活检以确认病变是否为恶性。这种方法存在假阳性和假阴性的问题，有时会导致不必要的手术程序。而高光谱成像是一种非侵入性、非电离的技术，准确性比传统成像方法更高，因此在医学领域备受关注。开发基于高光谱图像的自动分类系统可以改善区分色素性皮肤病变与恶性、良性和非典型病变的方法。另外，该系统可以协助急诊全科医生，减少皮肤专科医生处理非关键性病变的病例，从而减轻他们的工作量。本文介绍了利用高光谱成像的皮肤癌检测平行管线，利用多核技术 (例如OpenMP和CUDA范例)，减少了串行处理的计算时间，通过组合不同的并行方法，开发了十五个分类管道版本。实验结果表明，混合并行方法能够在不到1s的时间内对具有125条带的50 × 50像素的图像进行分类。

部分审稿人意见：

• 这篇文章新颖性高，话题热点，研究数据充足，测试程序清晰合理。且此程序可以被其他研究人员复制，这是至关重要的。

• 该论文论述了用于皮肤癌的非侵入性和非电离检测的高光谱成像技术的发展。他们展示了一个实时诊断平台，旨在区分恶性，良性和非典型色素性皮肤病变 (PSL)。总的来说，此项研究可圈可点，只需纠正一些微小问题即可。

特刊征稿信息：

特刊客编：

Dr. Gustavo Marrero Callico

ULPGC, Spain

Gustavo Marrero Callico副教授目前主要从事集成系统设计、实时图像处理等方面的研究。他在国际期刊和会议上共发表了110余篇文章，并参加了由欧洲共同体，西班牙政府和国际私营企业资助的18个研究项目。他任多个期刊的审稿人、编委，在相关领域具有丰富的经验。

Dr. Himar Fabelo

ULPGC, Spain

Himar Fabelo博士毕业于西班牙ULPGC，目前在本校攻读其第二个博士学位。博士在读期间他取得了多项会议奖项。其主要研究方向为：通过血液HSI测试分析将HSI应用于不同疾病的非接触、非侵入性和原位诊断。

Dr. Lucana Santos

European Space Agency, The Netherlands

Lucana Santos博士于2014年毕业于ULPGC，随后分别在ULPGC和IUMA从事多项研究工作，如：用于卫星数据压缩算法的高效硬件体系结构、多光谱和高光谱数据处理、并行计算架构、太空电子等。目前任荷兰欧洲空间研究与技术中心微电子工程师。

投稿信息：

• 投稿接受范围包括但不限于：图像处理架构的合成、深度学习和机器学习的硬件架构、实时图像处理的硬件加速器、用于实时图像处理的异构系统、视频处理的硬件架构、用于图像处理的物联网架构、医疗应用的硬件架构

• 投稿截至日期：2021年4月15日

• 特刊问题请咨询：[e-mail]

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Electronics (ISSN 2079-9292，IF：2.412) 于2012年创刊，是电子科学与应用领域的开放获取期刊，致力于发表电子器件、微电子与计算机技术、光电子工程、通信工程、信号与信息处理、微波理论与技术、生物电子工程、能源电子及系统等领域的各类文章。采用单盲同行评审，一审平均周期是13.4天，文章从接收到发表仅需3.4天。

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本文作者：Riley Wang

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