基于FPGA的双目特征提取与匹配系统

发布时间：2023-03-05 01:13

　　特征提取与匹配是计算机视觉的重要任务,可应用于目标跟踪、图像拼接、三维重建等。在实现特征提取与匹配任务时,CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等通用计算平台难以达到实时性,或功耗过高。在此背景下,许多研究者提出了基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit)平台的硬件加速方案。然而,目前已有的加速方案通常只实现特征提取的加速,而忽略了特征匹配,且只针对单目应用场景。鉴于此,本文针对双目场景,基于FPGA平台,设计了完整的特征提取与匹配系统。双目图像输入系统后,将依次经由图像采集、图像矫正、特征提取和特征匹配四个模块处理。为提高模块的可移植性,模块接口均采用了AXI-Stream协议,图像采集模块实现了相机原始视频格式向AXI-Stream协议的转换。图像矫正模块基于查找表,实现了双目相机的畸变矫正和立体矫正。在图像矫正的缓存设计中,本文优化了缓存读写指针的控制方案,使存储开销减少了42%,...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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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
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 系统结构与数据交互
    2.1 引言
    2.2 系统结构设计
    2.3 数据交互
        2.3.1 数据流格式规定
        2.3.2 PL与PS间的数据交互
        2.3.3 FPGA与 PC间的数据交互
    2.4 本章小结
第3章 图像采集与矫正电路设计
    3.1 引言
    3.2 图像采集
    3.3 图像矫正方法
        3.3.1 相机的数学模型
        3.3.2 基于LUT的图像矫正方法
    3.4 图像矫正电路设计
        3.4.1 整体电路设计
        3.4.2 Fetch模块电路设计
        3.4.3 Interpolator模块电路设计
    3.5 本章小节
第4章 特征提取与匹配电路设计
    4.1 引言
    4.2 特征提取与匹配算法原理
        4.2.1 SURF特征检测
        4.2.2 BRIEF特征描述与匹配
    4.3 特征提取电路设计
        4.3.1 积分图像位宽的确定
        4.3.2 特征检测与特征描述的缓存共享
        4.3.3 坐标生成电路设计
    4.4 特征匹配电路设计
        4.4.1 多缓存设计
        4.4.2 匹配运算器状态机设计
        4.4.3 匹配单元电路设计
    4.5 本章小结
第5章 实验结果分析
    5.1 引言
    5.2 验证平台搭建
    5.3 系统精度验证
        5.3.1 直接验证
        5.3.2 间接验证
    5.4 系统性能分析
        5.4.1 资源消耗与功耗
        5.4.2 速度评价
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3755392