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文檔簡介
1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,圖像匹配在目標定位、目標識別、工業(yè)控制等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用,具有很高的研究價值和應(yīng)用價值。然而圖像匹配算法在計算時需要輸入圖像的所有像素,計算量巨大,導(dǎo)致在采用軟件實現(xiàn)算法時顯得力不從心,因此獲得高精度和高實時性的圖像匹配顯得迫切。由于FPGA具有強大的并行處理圖像數(shù)據(jù)能力,以及高靈活性、低功耗、低成本的優(yōu)點,利用FPGA來硬件加速圖像匹配算法,可以大大提高圖像匹配的高實時性,對其進行進一步的深入研究很有必
2、要。
本文主要研究了基于FPGA的圖像匹配系統(tǒng)SOPC設(shè)計,主要研究了其中的圖像匹配處理模塊,包括描述子生成算法,漢明距離匹配算法,窮舉法,2-近鄰比值算法以及RANSAC算法。針對描述子生成算法中硬件資源消耗巨大的問題,分別對主方向檢測和直方圖生成兩個模塊進行了設(shè)計優(yōu)化,并且加入描述子次序調(diào)整模塊,并基于子區(qū)域劃分方式的不同設(shè)計了重疊結(jié)構(gòu)和圓環(huán)結(jié)構(gòu),有效降低了資源消耗。針對歐氏距離匹配算法匹配速度過低,硬件移植難度高和算法硬
3、件資源占用率高的問題,提出對原有描述子進行二值化編碼,利用漢明距離進行匹配,同時采用256個模塊按照流模式級聯(lián),有效優(yōu)化了整體特征匹配模塊的性能。圖像匹配系統(tǒng)依據(jù)算法實現(xiàn)方式的不同分為數(shù)字邏輯層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層,基于ARM架構(gòu)的Zynq平臺搭建了硬件環(huán)境,按照AXI_ LITE總線和AXI_STREAM總線協(xié)議對其進行了封裝,以實現(xiàn)同ARM CORTEX-A9硬核的連接。采用AXI總線封裝的自定義IP核能夠應(yīng)用于任何遵守AXI總線協(xié)
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