基于FPGA的直线特征高速视觉检测方法研究

发布时间：2023-02-26 06:40

　　在航空航天、空间攻防、工业流水线以及道路交通中存在大量高速运动的目标,这些目标表面特征复杂,包含各类直线特征、椭圆特征以及其他不规则特征,为了实现目标定位,可以利用目标直线特征参数进行位姿解算,从而确定目标位置信息,而当前直线特征检测速度慢,资源耗费大成为制约高速测量的一个关键问题,因此对运动目标的直线特征进行高速视觉检测成为本论文研究的价值所在。本论文以直线特征的高速检测为目的,通过对系统结构进行优化,利用视觉检测的方法通过硬件加速技术实现直线特征的高速检测。首先对硬件系统进行了探讨,在图像传输过程中采取CameraLink高速传输接口解决了图像传输过程中的耗时问题,然后提出了基于FPGA的硬件处理单元实现高分辨率图像下大数据量的并行计算问题。然后对系统算法布局进行了探讨,对图像预处理算法与直线特征识别算法进行了系统级任务流水线布局,根据FPGA并行流水线处理的优势,各算法之间采用重叠布局与独立布局相融合的方式,提高了系统算法的处理效率。接着对图像预处理中的中值滤波、边缘提取、阈值处理以及边缘细化算法的结构进行了优化,并且基于FPGA实现了算法加速处理,实现了单时钟下同时处理多像素的...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 直线检测方法研究现状
        1.2.2 直线特征检测系统研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 直线特征高速视觉检测系统构架
    2.1 引言
    2.2 系统检测原理
    2.3 系统设计指标
    2.4 系统硬件结构
        2.4.1 系统硬件设计思想
        2.4.2 硬件系统实现
    2.5 基于FPGA流水线特征的算法优化布局
        2.5.1 直线检测算法总体结构
        2.5.2 图像预处理算法布局
        2.5.3 直线特征识别算法布局
    2.6 本章小结
第3章 图像采集及其预处理加速算法
    3.1 引言
    3.2 图像接口的FPGA逻辑实现
        3.2.1 CameraLink高速传输接口的图像采集
        3.2.2 基于乒乓处理机制的图像实时显示
        3.2.3 图像采集与显示仿真验证
    3.3 图像预处理加速算法的FPGA逻辑实现
        3.3.1 中值滤波算法的优化加速
        3.3.2 基于FPGA并行加速的边缘提取算法
    3.4 边缘提取结果的优化处理算法
        3.4.1 边缘判断阈值优化算法
        3.4.2 边缘细化算法
    3.5 本章小结
第4章 霍夫变换算法的FPGA逻辑实现
    4.1 引言
    4.2 标准霍夫变换算法
    4.3 霍夫变换算法的FPGA逻辑实现思想
    4.4 基于FPGA的参数坐标加速处理
        4.4.1 基于查找表的整数化处理
        4.4.2 FPGA下参数坐标的加速计算
    4.5 投票统计算法的优化处理及其FPGA逻辑实现
        4.5.1 传统投票统计算法资源耗费分析
        4.5.2 投票统计算法结构优化设计
        4.5.3 算法逻辑实现
    4.6 直线拟合算法
    4.7 本章小结
第5章 整体性能验证与分析
    5.1 引言
    5.2 直线检测准确度验证
        5.2.1 无遮挡条件
        5.2.2 有部分遮挡条件
        5.2.3 压力实验
    5.3 鲁棒性实验
    5.4 直线特征高速视觉检测系统动态检测实验
    5.5 直线特征高速视觉检测系统性能分析
        5.5.1 算法耗时分析
        5.5.2 实时性对比
        5.5.3 资源占用分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3750024