基于FPGA的双目立体视觉图像采集及预处理系统的设计
发布时间：2020-12-22 06:42
双目立体视觉技术作为一种主动测距方法,广泛应用在自动驾驶、虚拟现实、医学成像等领域中。由于制造误差、电路噪声等原因,双目相机实时采集的图像对存在着畸变、噪声污染等干扰,这些干扰会使得立体匹配效果变差。为了生成高质量、高实时性的图像对,本文在对相关理论进行研究分析后,优化、改进了图像畸变矫正算法和中值滤波算法,设计了基于FPGA(Fie1d Programmable Gate Array)的双目立体视觉图像采集及预处理系统。本文主要研究内容如下:(1)针对FPGA实现图像畸变矫正算法时,存在的在线计算逆向映射坐标复杂和片上ROM容量不够问题,本文压缩了逆向映射表,并利用插值法在线重建逆向映射表,然后通过查找重建的逆向映射表来获取逆向映射坐标,从而降低了在线计算量和片上ROM的容量需求。仿真结果表明,经过优化的算法矫正含畸变图像的效果良好。(2)针对传统中值滤波算法会造成图像清晰度下降的问题,本文通过添加适合硬件实现的噪声检测和二次滤波,改善了传统中值滤波算法将非噪声点也进行滤波处理的现象。仿真结果表明,本文所改进的算法相比传统中值滤波算法具有更好的去噪效果,同时具有复杂度较低,适合硬件实...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KIT的无人驾驶技术
诞生[2]。随着研究的深入，其研究的范围从边缘、角点等特征的提取，线条、平面、等几何要素的分析，变为对图像明暗、纹理、运动和成像几何等要素进行分析，并了各种数据结构和推理规则。特别是上世纪 80 年代，Marr 首次将图像处理、心理学、神经生理学和临床精神病学的研究成果从信息处理的角度进行概括，创立了视算理论框架，该理论对双目立体视觉技术的发展产生了巨大的推动作用[3]。最终在领域形成了从图像获取到最终三维场景可视表面重构的完整体系，使得双目立体视为计算机视觉中一个非常重要的分支。随着计算机技术和工业生产的高速发展，双目立体视觉技术的研究取得了一个又一程碑式的成果。德国的卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）与奔驰合作研发的无人驾驶车，在 2013 年已经驾驶超过 100km。该车的特点是没有使用激光雷达，采用了贴近市场的传感器和立机。德国的 Universit t der Bundeswehr 团队致力于研究以预期为基础的感知（4视觉）、越野导航及自主驾驶，该团队研发的 MuCAR-3（由大众 Tourag 改造而成）除了有一个 360 度激光扫描仪，还拥有立体相机、64 束 10Hz 的激光，监测范围最达 100 米，目前已被应用于军事侦察领域。
图 1.3 “嫦娥三号”月表探测器作为一种新型非接触性测量技术，具有高精度、用在工业检测、自动驾驶、虚拟现实等领域[4]。殊和复杂的问题，在对目前的研究动态进行分析理的匹配特征，建立更有效的图像表达形式和双息，解决准确匹配与全面恢复视差的矛盾。于双目立体视觉的计算理论和匹配策略，构造算法（如图像预处理的相关算法、立体匹配算可靠性来提高实用性。点，通过结合 FPGA 内在的并行处理特点和双目的逻辑并行性来提高算法的运行速度，从而提高现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于维纳滤波的矿井监控图像的复原技术[J]. 张立亚,孟庆勇,杨坤. 煤矿安全. 2019(01)
[2]基于FPGA的图像畸变矫正研究[J]. 裴明敬,符茂胜,董文忠. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2018(04)
[3]双目立体视觉的研究现状及进展[J]. 黄鹏程,江剑宇,杨波. 光学仪器. 2018(04)
[4]基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 丁宁,常玉春,赵健博,王超,杨小天. 吉林大学学报(工学版). 2018(04)
[5]基于LLVM架构的图像处理程序的并行分类[J]. 王时雨,张盛兵,安建峰,黄小平,白弘猷. 微电子学与计算机. 2018(01)
[6]传统相机标定算法综述[J]. 靳冲,张建勋,廖宁. 科学咨询(科技·管理). 2018(01)
[7]图像缩放算法中常见插值方法比较[J]. 陈高琳. 福建电脑. 2017(09)
[8]大场景下多目立体视觉标定方法的研究[J]. 楚圣辉,张慧萌,陈硕,孟浩,刘国忠. 现代计算机(专业版). 2017(15)
[9]快速中值滤波算法研究及其FPGA硬件实现[J]. 韩团军. 电子器件. 2017(03)
[10]基于图像去噪方法的研究[J]. 陈彦. 数字技术与应用. 2017(05)
博士论文
[1]图像去噪中几种优化算法的相关研究[D]. 杨昊.电子科技大学 2016
硕士论文
[1]基于FPGA的图像预处理系统的研究与实现[D]. 苏天裕.华南理工大学 2018
[2]基于FPGA的双目相机研制[D]. 李正阳.北京邮电大学 2017
[3]基于FPGA的实时双目立体视觉系统的设计与实现[D]. 商海洋.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于FPGA的监控视频图像增强技术的研究[D]. 刘彬.长春工业大学 2016
[5]基于双目视觉的立体匹配算法研究与FPGA实现[D]. 吴振.哈尔滨理工大学 2016
[6]图像透视变换ASIC设计与验证[D]. 何弘.华中科技大学 2015
本文编号：2931326
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KIT的无人驾驶技术
诞生[2]。随着研究的深入，其研究的范围从边缘、角点等特征的提取，线条、平面、等几何要素的分析，变为对图像明暗、纹理、运动和成像几何等要素进行分析，并了各种数据结构和推理规则。特别是上世纪 80 年代，Marr 首次将图像处理、心理学、神经生理学和临床精神病学的研究成果从信息处理的角度进行概括，创立了视算理论框架，该理论对双目立体视觉技术的发展产生了巨大的推动作用[3]。最终在领域形成了从图像获取到最终三维场景可视表面重构的完整体系，使得双目立体视为计算机视觉中一个非常重要的分支。随着计算机技术和工业生产的高速发展，双目立体视觉技术的研究取得了一个又一程碑式的成果。德国的卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）与奔驰合作研发的无人驾驶车，在 2013 年已经驾驶超过 100km。该车的特点是没有使用激光雷达，采用了贴近市场的传感器和立机。德国的 Universit t der Bundeswehr 团队致力于研究以预期为基础的感知（4视觉）、越野导航及自主驾驶，该团队研发的 MuCAR-3（由大众 Tourag 改造而成）除了有一个 360 度激光扫描仪，还拥有立体相机、64 束 10Hz 的激光，监测范围最达 100 米，目前已被应用于军事侦察领域。
图 1.3 “嫦娥三号”月表探测器作为一种新型非接触性测量技术，具有高精度、用在工业检测、自动驾驶、虚拟现实等领域[4]。殊和复杂的问题，在对目前的研究动态进行分析理的匹配特征，建立更有效的图像表达形式和双息，解决准确匹配与全面恢复视差的矛盾。于双目立体视觉的计算理论和匹配策略，构造算法（如图像预处理的相关算法、立体匹配算可靠性来提高实用性。点，通过结合 FPGA 内在的并行处理特点和双目的逻辑并行性来提高算法的运行速度，从而提高现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于维纳滤波的矿井监控图像的复原技术[J]. 张立亚,孟庆勇,杨坤. 煤矿安全. 2019(01)
[2]基于FPGA的图像畸变矫正研究[J]. 裴明敬,符茂胜,董文忠. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2018(04)
[3]双目立体视觉的研究现状及进展[J]. 黄鹏程,江剑宇,杨波. 光学仪器. 2018(04)
[4]基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 丁宁,常玉春,赵健博,王超,杨小天. 吉林大学学报(工学版). 2018(04)
[5]基于LLVM架构的图像处理程序的并行分类[J]. 王时雨,张盛兵,安建峰,黄小平,白弘猷. 微电子学与计算机. 2018(01)
[6]传统相机标定算法综述[J]. 靳冲,张建勋,廖宁. 科学咨询(科技·管理). 2018(01)
[7]图像缩放算法中常见插值方法比较[J]. 陈高琳. 福建电脑. 2017(09)
[8]大场景下多目立体视觉标定方法的研究[J]. 楚圣辉,张慧萌,陈硕,孟浩,刘国忠. 现代计算机(专业版). 2017(15)
[9]快速中值滤波算法研究及其FPGA硬件实现[J]. 韩团军. 电子器件. 2017(03)
[10]基于图像去噪方法的研究[J]. 陈彦. 数字技术与应用. 2017(05)
博士论文
[1]图像去噪中几种优化算法的相关研究[D]. 杨昊.电子科技大学 2016
硕士论文
[1]基于FPGA的图像预处理系统的研究与实现[D]. 苏天裕.华南理工大学 2018
[2]基于FPGA的双目相机研制[D]. 李正阳.北京邮电大学 2017
[3]基于FPGA的实时双目立体视觉系统的设计与实现[D]. 商海洋.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于FPGA的监控视频图像增强技术的研究[D]. 刘彬.长春工业大学 2016
[5]基于双目视觉的立体匹配算法研究与FPGA实现[D]. 吴振.哈尔滨理工大学 2016
[6]图像透视变换ASIC设计与验证[D]. 何弘.华中科技大学 2015
本文编号：2931326
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