基于Zynq的图像配准与拼接软硬件协同设计
发布时间：2021-01-25 12:20
图像拼接技术指从多个图像中搜集所有的重要信息,并将这些信息拼接到单个图像的过程。作为图像处理技术中的重要研究课题之一,图像拼接技术在遥感图像、医学图像、辅助驾驶等领域都有着很高的实用价值,也得到了广泛的发展和重视。本文研究的图像拼接技术使用的是Zynq可扩展处理器平台,该平台采用了 ARM+FPGA的结构。针对可见光图像的配准与拼接,利用软硬件协同设计的方法,在FPGA端完成图像拼接技术中的图像配准算法及拼接图像的显示;在ARM端完成图像的采集、图形界面、整个系统的控制以及图像的融合拼接;ARM与FPGA通过VDMA来进行数据的交互。这样既能充分利用FPGA的强大的并行性和丰富的逻辑资源,又能利用ARM运行嵌入式系统及处理复杂算法的优势,实现设计的灵活和功耗的降低,提高整个系统的运行速度。本文详细分析了常用的图像配准算法的流程、优点以及适用场景,对各个算法加以对比、分析,并将相位相关法和ORB算法移植到FPGA端进行硬件加速。本设计使用高层次综合工具将图像配准算法移植到FPGA端,相位相关法IP核中包括图像的傅里叶变换、互功率谱计算以及图像的傅里叶反变换;ORB图像配准IP核包括快速角...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１互功率谱傅里叶反变换脉冲信号??Ｆｉｇ．２．１?Ｃｒｏｓｓ－ｐｏｗｅｒ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?Ｆｏｕｒｉｅｒ?Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｓｉｇｎａｌ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的低复杂度快速SIFT特征提取[J]. 姜晓明,刘强. 北京航空航天大学学报. 2019(04)
[2]基于OpenCV环境的SIFT、SURF、ORB算法比较分析[J]. 刘伟,钱莉. 化工自动化及仪表. 2018(09)
[3]一种Zynq SoC片内硬件加速的二维傅里叶变换[J]. 陈龙,曹力. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(02)
[4]基于SIFT和改进的RANSAC图像配准算法[J]. 贾雯晓,张贵仓,汪亮亮,秦娜. 计算机工程与应用. 2018(02)
[5]基于目标增强的红外与可见光图像融合技术研究[J]. 黄慧,张宝辉,席峰,吴旭东. 红外技术. 2017(10)
[6]利用SAR-FAST角点检测的合成孔径雷达图像配准方法[J]. 刘妍,余淮,杨文,李立. 电子与信息学报. 2017(02)
[7]基于多特征融合的遥感图像特征提取方法[J]. 孙红岩. 计算机仿真. 2016(10)
[8]Vivado HLS嵌入式实时图像处理系统的构建与实现[J]. 张艳辉,郭洺宇,何宾. 电子技术应用. 2016(09)
[9]基于改进SURF算子的彩色图像配准算法[J]. 任克强,胡梦云. 电子测量与仪器学报. 2016(05)
[10]基于HLS的SURF特征提取硬件加速单元设计与实现[J]. 丁帅帅,柴志雷. 微电子学与计算机. 2015(09)
硕士论文
[1]图像配准中基于特征提取和匹配的方法研究[D]. 陈磊.吉林大学 2016
[2]全景图像拼接关键技术研究[D]. 倪霄龙.电子科技大学 2016
[3]基于改进SIFT-Like算法的SAR图像特征匹配[D]. 刘瑞红.西安电子科技大学 2015
[4]基于无人车的图像拼接算法研究[D]. 陈凯丽.北京理工大学 2015
[5]基于SIFT配准算法的全景图像拼接系统的FPGA实现[D]. 王瑞霞.南京理工大学 2015
[6]全景图像拼接关键技术研究[D]. 柳运波.电子科技大学 2013
[7]基于SIFT算法图像配准的FPGA实现[D]. 高聪.电子科技大学 2013
[8]傅里叶变换域大尺度图像配准算法研究[D]. 李振红.南京信息工程大学 2013
[9]基于匹配的图像拼接关键技术研究与实现[D]. 徐止喜.电子科技大学 2013
[10]基于改进SURF特征检测算法的视频拼接[D]. 杨金坤.云南大学 2012
本文编号：2999213
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１互功率谱傅里叶反变换脉冲信号??Ｆｉｇ．２．１?Ｃｒｏｓｓ－ｐｏｗｅｒ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?Ｆｏｕｒｉｅｒ?Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｓｉｇｎａｌ??
?基于Ｚｙｎｑ的图像配准与拼接软硬件协同设计???图像１?￣￣｜?｜￣￣图像２??１?Ｉ??特征点检测?特征点检测??Ｉ?Ｉ??特征点描述?特征点描述??Ｉ?士??特征点?特征点??描述符集?描述符集??Ｉ?Ｉ??￣?Ｉ??特征点匹配??拼接图像??图２．３基于特征点配准图像融合算法??Ｆｉｇ．２．３?Ｆｅａｔｕｒｅ－ｂａｓｅｄ?Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ?Ｉｍａｇｅ?Ｆｕｓｉｏｎ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??２．２．１?ＳＩＦＴ?算法??ＳＩＦＴ算法是由Ｄａｖｉｄ?Ｌｏｗｅ等人于１９９９年提出的，用于检测和描述图像的局部特??征。其基本思想是如图２．４所示，在不同的尺度空间上进行特征点的检测，找出位置、??角度、旋转不变性等特征，利用这些特征对特征点进行描述匹配［２５］。??输入图像?＾??￣￣?ｉ?￣??多尺度空间极值点检测??Ｉ?—??关键点的精确定位??士??关键点的方向计算??特征点的描述??Ｉ??特征向量??图２．４?ＳＩＦＴ算法流程??Ｆｉｇ．２．４?ＳＩＦＴ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?Ｆｌｏｗ??－９－??
?基于Ｚｙｎｑ的图像配准与拼接软硬件协同设计???图像１?￣￣｜?｜￣￣图像２??１?Ｉ??特征点检测?特征点检测??Ｉ?Ｉ??特征点描述?特征点描述??Ｉ?士??特征点?特征点??描述符集?描述符集??Ｉ?Ｉ??￣?Ｉ??特征点匹配??拼接图像??图２．３基于特征点配准图像融合算法??Ｆｉｇ．２．３?Ｆｅａｔｕｒｅ－ｂａｓｅｄ?Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ?Ｉｍａｇｅ?Ｆｕｓｉｏｎ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??２．２．１?ＳＩＦＴ?算法??ＳＩＦＴ算法是由Ｄａｖｉｄ?Ｌｏｗｅ等人于１９９９年提出的，用于检测和描述图像的局部特??征。其基本思想是如图２．４所示，在不同的尺度空间上进行特征点的检测，找出位置、??角度、旋转不变性等特征，利用这些特征对特征点进行描述匹配［２５］。??输入图像?＾??￣￣?ｉ?￣??多尺度空间极值点检测??Ｉ?—??关键点的精确定位??士??关键点的方向计算??特征点的描述??Ｉ??特征向量??图２．４?ＳＩＦＴ算法流程??Ｆｉｇ．２．４?ＳＩＦＴ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?Ｆｌｏｗ??－９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的低复杂度快速SIFT特征提取[J]. 姜晓明,刘强. 北京航空航天大学学报. 2019(04)
[2]基于OpenCV环境的SIFT、SURF、ORB算法比较分析[J]. 刘伟,钱莉. 化工自动化及仪表. 2018(09)
[3]一种Zynq SoC片内硬件加速的二维傅里叶变换[J]. 陈龙,曹力. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(02)
[4]基于SIFT和改进的RANSAC图像配准算法[J]. 贾雯晓,张贵仓,汪亮亮,秦娜. 计算机工程与应用. 2018(02)
[5]基于目标增强的红外与可见光图像融合技术研究[J]. 黄慧,张宝辉,席峰,吴旭东. 红外技术. 2017(10)
[6]利用SAR-FAST角点检测的合成孔径雷达图像配准方法[J]. 刘妍,余淮,杨文,李立. 电子与信息学报. 2017(02)
[7]基于多特征融合的遥感图像特征提取方法[J]. 孙红岩. 计算机仿真. 2016(10)
[8]Vivado HLS嵌入式实时图像处理系统的构建与实现[J]. 张艳辉,郭洺宇,何宾. 电子技术应用. 2016(09)
[9]基于改进SURF算子的彩色图像配准算法[J]. 任克强,胡梦云. 电子测量与仪器学报. 2016(05)
[10]基于HLS的SURF特征提取硬件加速单元设计与实现[J]. 丁帅帅,柴志雷. 微电子学与计算机. 2015(09)
硕士论文
[1]图像配准中基于特征提取和匹配的方法研究[D]. 陈磊.吉林大学 2016
[2]全景图像拼接关键技术研究[D]. 倪霄龙.电子科技大学 2016
[3]基于改进SIFT-Like算法的SAR图像特征匹配[D]. 刘瑞红.西安电子科技大学 2015
[4]基于无人车的图像拼接算法研究[D]. 陈凯丽.北京理工大学 2015
[5]基于SIFT配准算法的全景图像拼接系统的FPGA实现[D]. 王瑞霞.南京理工大学 2015
[6]全景图像拼接关键技术研究[D]. 柳运波.电子科技大学 2013
[7]基于SIFT算法图像配准的FPGA实现[D]. 高聪.电子科技大学 2013
[8]傅里叶变换域大尺度图像配准算法研究[D]. 李振红.南京信息工程大学 2013
[9]基于匹配的图像拼接关键技术研究与实现[D]. 徐止喜.电子科技大学 2013
[10]基于改进SURF特征检测算法的视频拼接[D]. 杨金坤.云南大学 2012
本文编号：2999213
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