基于置信傳播的立體匹配算法硬件架構(gòu)研究.pdf

1、立體視覺(jué)作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的重要課題之一，在目標(biāo)識(shí)別、自主導(dǎo)航、工業(yè)自動(dòng)化控制等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。立體匹配是立體視覺(jué)系統(tǒng)的核心，其精度決定后續(xù)的深度信息獲取、三維重建的準(zhǔn)確性，其運(yùn)算速度也影響整個(gè)立體視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。置信傳播算法作為一種全局立體匹配算法，擁有超過(guò)局部算法的匹配精度；而節(jié)點(diǎn)間運(yùn)算的一致性也為硬件加速提供了可能，但算法中不斷的迭代會(huì)導(dǎo)致大量的資源消耗和運(yùn)算延遲。因此本文聚焦在面向硬件實(shí)現(xiàn)的立體匹配技術(shù)中的低復(fù)雜度、

2、實(shí)時(shí)置信傳播算法。
　　首先，本文回顧了立體視覺(jué)系統(tǒng)的原理，介紹了立體匹配基本框架和算法，以及評(píng)價(jià)方法。隨后，本文基于置信傳播算法，以能量函數(shù)最小化法作為評(píng)價(jià)方法對(duì)理想硬件環(huán)境下兩種基本的消息傳遞策略進(jìn)行了性能比較，選擇其中優(yōu)化性能更好的BP-M作為優(yōu)化性能基準(zhǔn)，并分析了硬件實(shí)現(xiàn)中的挑戰(zhàn)。
　　其次，本文介紹了兩種置信傳播算法的改進(jìn)算法，針對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析比較，包括分層層數(shù)和各層迭代次數(shù)對(duì)分層置信傳播算法（H

3、BP）性能的影響，以及基于分塊的置信傳播算法（Tile-based BP）的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，并針對(duì)分辨率不大的圖像，提出一種基于分塊置信傳播算法的實(shí)時(shí)處理方案。
　　最后，本文從兩個(gè)方面對(duì)基于置信傳播的立體匹配算法的實(shí)時(shí)性能進(jìn)行改善。在算法層面，提出了面向硬件實(shí)現(xiàn)的HBP與Tile-based BP的實(shí)時(shí)結(jié)合算法，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種算法在優(yōu)化性能方面都能達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)BP-M，而其中的基于Tile-based BP的改進(jìn)算法在實(shí)時(shí)性