本發(fā)明涉及紅外圖像處理優(yōu)化，具體涉及面向嵌入式系統(tǒng)的紅外圖像處理優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、面向嵌入式系統(tǒng)的紅外圖像處理優(yōu)化，指的是針對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件特點(diǎn)和資源限制，設(shè)計(jì)和改進(jìn)紅外圖像處理算法和技術(shù)，以提高圖像處理效率和效果。嵌入式系統(tǒng)通常具有有限的計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源，因此需要在處理紅外圖像時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。?這種優(yōu)化方法包括多方面的內(nèi)容，如算法優(yōu)化、硬件加速和資源管理等。例如，可以通過簡化圖像處理算法、利用特定的硬件加速器（如dsp或fpga）和優(yōu)化內(nèi)存使用等手段，來提升紅外圖像處理的速度和效果。這些優(yōu)化措施不僅可以提高系統(tǒng)的性能，還能延長設(shè)備的電池壽命，使得嵌入式系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中更加高效和可靠。

2、嵌入式系統(tǒng)在處理紅外圖像時(shí)通常會(huì)利用多級(jí)緩存策略來減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和頻率，充分利用緩存資源。然而，若不同級(jí)別的緩存（l1、l2、l3）之間無法有效協(xié)調(diào)，現(xiàn)有技術(shù)無法察覺此異常，當(dāng)出現(xiàn)此情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)在緩存間頻繁傳輸，將會(huì)增加數(shù)據(jù)訪問延遲，結(jié)果是緩存未能得到有效利用，系統(tǒng)整體性能會(huì)急劇下降，尤其是在處理高分辨率紅外圖像時(shí)，幀處理速度顯著變慢，最終導(dǎo)致實(shí)時(shí)處理能力喪失。

3、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供面向嵌入式系統(tǒng)的紅外圖像處理優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)收集和分析緩存性能數(shù)據(jù)，建立自動(dòng)化異常檢測(cè)機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同級(jí)別緩存間的協(xié)調(diào)問題。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到嵌入式系統(tǒng)處理紅外圖像時(shí)存在緩存協(xié)調(diào)異常時(shí)，會(huì)生成潛在隱患信號(hào)，通知相關(guān)人員采取措施，防止系統(tǒng)性能下降，特別是在高分辨率紅外圖像處理時(shí)，確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力不受影響。此外，本發(fā)明將緩存協(xié)調(diào)異常問題分為高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效和低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，并根據(jù)傳輸頻率高頻指數(shù)進(jìn)行分析，通過分級(jí)處理與精準(zhǔn)優(yōu)化，采取針對(duì)性的優(yōu)化措施，如調(diào)整緩存替換策略、優(yōu)化預(yù)取策略或增加緩存容量，從而提升系統(tǒng)整體性能和處理效率，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：面向嵌入式系統(tǒng)的紅外圖像處理優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、使用配置好的監(jiān)控工具，實(shí)時(shí)收集緩存相關(guān)的性能數(shù)據(jù)，將收集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并進(jìn)行預(yù)處理；

4、分析緩存性能數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，對(duì)緩存性能數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)，基于異常檢測(cè)后的數(shù)據(jù)建立自動(dòng)化的異常檢測(cè)機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控緩存性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題；

5、在識(shí)別出不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題后，基于異常檢測(cè)機(jī)制分析得出的結(jié)果，將潛在問題劃分為高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效和低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效；

6、針對(duì)高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，發(fā)出高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警提示通知相關(guān)人員知曉，避免緩存之間無法有效協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)性能造成進(jìn)一步影響，針對(duì)低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，通過數(shù)據(jù)在緩存間的傳輸頻率來判斷緩存協(xié)調(diào)失效的問題是否存在，若低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效情況下同樣存在緩存協(xié)調(diào)失效的問題，發(fā)出低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警提示通知相關(guān)人員知曉，進(jìn)一步避免緩存之間無法有效協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)性能造成進(jìn)一步影響。

7、優(yōu)選的，緩存性能數(shù)據(jù)包括緩存命中率和緩存帶寬占用率，緩存命中率是指在處理器訪問數(shù)據(jù)時(shí)，所需數(shù)據(jù)成功從緩存中獲取的次數(shù)與總訪問次數(shù)的比例，緩存帶寬占用率是指緩存與主存之間的數(shù)據(jù)傳輸帶寬被使用的比例，對(duì)緩存命中率和緩存帶寬占用率進(jìn)行異常檢測(cè)后，生成緩存命中率下降指數(shù)和緩存帶寬占用率上升指數(shù)，通過緩存命中率下降指數(shù)和緩存帶寬占用率上升指數(shù)建立自動(dòng)化的異常檢測(cè)機(jī)制，生成緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)，通過緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)對(duì)不同級(jí)別的緩存之間的協(xié)調(diào)情況進(jìn)行智能化評(píng)估。

8、優(yōu)選的，將嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)在固定檢測(cè)窗口內(nèi)生成的緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)與預(yù)先設(shè)定的緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)參考閾值進(jìn)行比對(duì)分析，若緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)大于等于緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)參考閾值，則生成潛在隱患信號(hào)，表明嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)不同級(jí)別的緩存之間存在無法有效協(xié)調(diào)的潛在隱患，若緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)小于緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)參考閾值，則生成高效協(xié)調(diào)信號(hào)，表明嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)不同級(jí)別的緩存之間可實(shí)現(xiàn)高效地協(xié)調(diào)。

9、優(yōu)選的，在識(shí)別出緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題后，即嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像生成潛在隱患信號(hào)時(shí)，將生成的緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)與梯度參考閾值進(jìn)行比對(duì)分析，其中，緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)參考閾值小于梯度參考閾值，對(duì)不同級(jí)別的緩存協(xié)調(diào)情況進(jìn)行劃分，具體劃分的過程如下：

10、若緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)大于等于緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)參考閾值并且小于梯度參考閾值，則將不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題劃分為低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效；

11、若緩存協(xié)調(diào)異常系數(shù)大于等于梯度參考閾值，則將不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題劃分為高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效。

12、優(yōu)選的，針對(duì)低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，通過數(shù)據(jù)在緩存間的傳輸頻率生成傳輸頻率高頻指數(shù)的具體步驟如下：

13、收集指定時(shí)間窗口內(nèi)的緩存?zhèn)鬏旑l率數(shù)據(jù)，設(shè)指定時(shí)間窗口為t秒，并記錄在此期間l1緩存和l2緩存之間的傳輸次數(shù)，表示為，其中表示第t秒的傳輸次數(shù)；

14、將收集到的傳輸頻率數(shù)據(jù)應(yīng)用離散傅里葉變換（dft），轉(zhuǎn)換到頻域以檢測(cè)高頻成分，離散傅里葉變換的公式為：，式中，表示頻率為的傅里葉變換結(jié)果，p表示虛數(shù)單位，表示頻率索引，取值從0到t?1；

15、計(jì)算頻率域中每個(gè)頻率成分的能量密度，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示頻率的能量密度，表示傅里葉變換結(jié)果的幅值；

16、分別計(jì)算高頻區(qū)間內(nèi)的總能量密度和整體頻率區(qū)間的總能量密度，計(jì)算的表達(dá)式為：，，式中，表示頻率索引閾值，定義高頻成分的起始點(diǎn)，在此將高于的頻率視為高頻成分；

17、計(jì)算傳輸頻率高頻指數(shù)，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示傳輸頻率高頻指數(shù)。

18、優(yōu)選的，針對(duì)低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，將嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)生成的傳輸頻率高頻指數(shù)與預(yù)先設(shè)定的傳輸頻率高頻指數(shù)參考閾值進(jìn)行比對(duì)分析，判斷存協(xié)調(diào)失效的問題是否存在，判斷的過程如下：

19、若傳輸頻率高頻指數(shù)大于等于傳輸頻率高頻指數(shù)參考閾值，則生成高頻傳輸信號(hào)，判定低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效下嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)存在緩存協(xié)調(diào)失效的問題，并發(fā)出低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警提示通知相關(guān)人員知曉；

20、若傳輸頻率高頻指數(shù)小于傳輸頻率高頻指數(shù)參考閾值，則生成低頻傳輸信號(hào)，判定低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效下嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)不存在緩存協(xié)調(diào)失效的問題。

21、優(yōu)選的，對(duì)緩存命中率進(jìn)行異常檢測(cè)后，生成緩存命中率下降指數(shù)的步驟如下：

22、將固定檢測(cè)窗口劃分為n個(gè)小時(shí)間段，并將每個(gè)小時(shí)間段記為時(shí)間分片，實(shí)時(shí)收集在時(shí)間分片t內(nèi)的緩存訪問總次數(shù)和緩存命中次數(shù)，并將在時(shí)間分片t內(nèi)的緩存訪問總次數(shù)記為，將在時(shí)間分片t內(nèi)的緩存命中次數(shù)記為，計(jì)算每個(gè)時(shí)間分片的緩存命中率，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示時(shí)間分片t內(nèi)的緩存命中率；

23、在固定檢測(cè)窗口內(nèi)計(jì)算緩存命中率標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示在固定檢測(cè)窗口內(nèi)的緩存命中率標(biāo)準(zhǔn)差，表示在固定檢測(cè)窗口內(nèi)的緩存命中率均值，，n表示在固定檢測(cè)窗口內(nèi)的時(shí)間分片總數(shù)；

24、計(jì)算緩存命中率在每個(gè)時(shí)間分片的變化量，計(jì)算的表達(dá)式為：，表示時(shí)間分片t相對(duì)于前一個(gè)時(shí)間分片的緩存命中率變化量；

25、通過緩存命中率變化量計(jì)算緩存命中率下降指數(shù)，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示緩存命中率下降指數(shù)，表示指示函數(shù)，當(dāng)緩存命中率變化量低于標(biāo)準(zhǔn)差的負(fù)值時(shí)為1，否則為0。

26、優(yōu)選的，對(duì)緩存帶寬占用率進(jìn)行異常檢測(cè)后，生成緩存帶寬占用率上升指數(shù)的步驟如下：

27、獲取在固定檢測(cè)窗口內(nèi)的緩存帶寬占用率數(shù)據(jù)，記為，其中i表示第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)，i=1、2、3、4、……、m，m為正整數(shù)；

28、使用加權(quán)移動(dòng)平均法對(duì)緩存帶寬占用率數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，減少短期波動(dòng)的影響，平滑處理的公式為：，式中，表示平滑后的緩存帶寬占用率，為權(quán)重，j表示相對(duì)于當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)i的相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏移量，k表示窗口大小，指的是在計(jì)算平滑值時(shí)考慮的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量；

29、計(jì)算平滑后的緩存帶寬占用率的變化率，計(jì)算的表達(dá)式為：，表示第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的緩存帶寬占用率的變化率；

30、緩存帶寬占用率的變化率均值和變化率標(biāo)準(zhǔn)差，并將變化率均值和變化率標(biāo)準(zhǔn)差分別標(biāo)定為和，使用標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)（z-score）方法計(jì)算第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)，計(jì)算的表達(dá)式為：，式中，表示第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)；

31、通過標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)識(shí)別該時(shí)間點(diǎn)的緩存帶寬占用率的變化率是否存在異常，識(shí)別的過程為：若，則將該時(shí)間點(diǎn)識(shí)別為異常點(diǎn)，若，則將該時(shí)間點(diǎn)識(shí)別為正常點(diǎn)，其中，表示標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)參考閾值；

32、計(jì)算緩存帶寬占用率上升指數(shù)，計(jì)算的表達(dá)式為：，其中，表示指示函數(shù)，當(dāng)時(shí)取值為1，否則為0，表示緩存帶寬占用率上升指數(shù)，表示在固定檢測(cè)窗口內(nèi)，所有緩存帶寬占用率變化值中的最大值，用于對(duì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

33、面向嵌入式系統(tǒng)的紅外圖像處理優(yōu)化方法，包括數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊、異常檢測(cè)模塊、潛在問題劃分模塊以及緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警模塊；

34、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊，使用配置好的監(jiān)控工具，實(shí)時(shí)收集緩存相關(guān)的性能數(shù)據(jù)，將收集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并進(jìn)行預(yù)處理；

35、異常檢測(cè)模塊，分析緩存性能數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，對(duì)緩存性能數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)，基于異常檢測(cè)后的數(shù)據(jù)建立自動(dòng)化的異常檢測(cè)機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控緩存性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題；

36、潛在問題劃分模塊，在識(shí)別出不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題后，基于異常檢測(cè)機(jī)制分析得出的結(jié)果，將潛在問題劃分為高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效和低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效；

37、緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警模塊，針對(duì)高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，發(fā)出高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警提示通知相關(guān)人員知曉，避免緩存之間無法有效協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)性能造成進(jìn)一步影響，針對(duì)低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，通過數(shù)據(jù)在緩存間的傳輸頻率來判斷緩存協(xié)調(diào)失效的問題是否存在，若低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效情況下同樣存在緩存協(xié)調(diào)失效的問題，發(fā)出低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效預(yù)警提示通知相關(guān)人員知曉，進(jìn)一步避免緩存之間無法有效協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)性能造成進(jìn)一步影響。

38、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

39、本發(fā)明通過實(shí)時(shí)收集和分析緩存相關(guān)的性能數(shù)據(jù)，并建立自動(dòng)化的異常檢測(cè)機(jī)制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同級(jí)別緩存之間無法有效協(xié)調(diào)的潛在問題，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像過程不同級(jí)別的緩存之間存在無法有效協(xié)調(diào)的潛在隱患時(shí)，會(huì)生成潛在隱患信號(hào)，通知相關(guān)人員采取措施，避免緩存之間無法有效協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)性能造成進(jìn)一步影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，特別是在處理高分辨率紅外圖像時(shí)，確保了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力不受緩存協(xié)調(diào)失效的影響。

40、本發(fā)明通過將嵌入式系統(tǒng)利用多級(jí)緩存策略處理紅外圖像時(shí)的緩存協(xié)調(diào)異常問題劃分為高級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效和低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，并根據(jù)傳輸頻率高頻指數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步分析，可以針對(duì)不同級(jí)別的緩存協(xié)調(diào)問題采取精準(zhǔn)的優(yōu)化措施，對(duì)于低級(jí)緩存協(xié)調(diào)失效，通過數(shù)據(jù)在緩存間的傳輸頻率生成傳輸頻率高頻指數(shù)，并與傳輸頻率高頻指數(shù)參考閾值進(jìn)行比對(duì)分析，判斷是否存在緩存協(xié)調(diào)失效的問題，并發(fā)出預(yù)警提示，確保問題得到及時(shí)處理，這種分級(jí)處理與精準(zhǔn)優(yōu)化的方法，不僅可以有效解決緩存協(xié)調(diào)失效帶來的性能問題，還能針對(duì)不同類型的緩存失效問題采取有針對(duì)性的措施，如調(diào)整緩存替換策略、優(yōu)化預(yù)取策略或增加緩存容量，從而提升系統(tǒng)的整體性能和處理效率。