基于FPGA双目立体匹配系统的研究与实现.docx

基于FPGA双目立体匹配系统的研究与实现
基于FPGA双目立体匹配系统的研究与实现
摘要：立体视觉是一种重要的计算机视觉技术，能够从双目图像中获取三维信息。本论文针对双目立体匹配算法提出了一种基于FPGA的快速实现方法。首先，介绍了双目立体匹配的基本原理，然后设计了一个基于FPGA的双目立体匹配系统，包括图像采集、预处理、特征提取和匹配优化等模块。通过使用FPGA的并行计算能力，能够实现实时处理双目图像。最后通过实验验证了该系统在实时性和精度上的可行性。
关键词：立体视觉，双目立体匹配，FPGA，实时性，精度
1引言
立体视觉是计算机视觉领域的重要研究方向之一，广泛应用于机器人导航、三维重建等领域。双目立体匹配是立体视觉的基本问题之一，通过找到左右两个相对应的像素点，计算其之间的距离，从而得到三维信息。然而，由于立体匹配算法的复杂性和运算量大的特点，实时性一直是一个难以解决的问题。为了解决这个问题，本文提出了一个基于FPGA的实时双目立体匹配系统。
2方法
2.1双目立体匹配算法
双目立体匹配算法是实现立体视觉的关键。常用的算法包括基于区域的立体匹配、基于特征的立体匹配等。本文选择了基于SAD（SumofAbsoluteDifferences）的立体匹配算法，该算法计算两个图像块之间的差异，并找到最小差异的像素点，从而获得匹配结果。
2.2FPGA设计
FPGA（Field-ProgrammableGateArray）是一种高度可编程的芯片，具有可重构和并行计算的特点。本文采用了Xilinx的FPGA芯片，设计了一个基于FPGA的双目立体匹配系统。
系统包括图像采集模块、预处理模块、特征提取模块和匹配优化模块。图像采集模块负责将左右两个相机采集到的图像传输到FPGA芯片，预处理模块负责对图像进行预处理，去除噪声、平滑处理等。特征提取模块使用SAD算法计算两个图像块之间的差异，并输出匹配结果。匹配优化模块负责对匹配结果进行优化，去除错误的匹配点。
3实验与结果
为了验证所提出的双目立体匹配系统的实时性和精度，本文进行了一系列的实验。实验使用了实时双目摄像头采集图像，并将采集到的图像传输到FPGA芯片进行处理。实验结果表明，所提出的系统能够在实时性和精度上达到较好的结果。
4讨论与展望
在实现双目立体匹配系统的过程中，本文采用了基于FPGA的方法，取得了较好的实时性和精度。然而，由于硬件资源的限制，系统还存在一些问题，比如匹配算法的精度和稳定性等。因此，未来可以进一步研究优化算法，提高系统的稳定性和精度。
结论：本文提出了一种基于FPGA的双目立体匹配系统，并通过实验验证了系统的可行性。该系统具有实时性和较好的精度，在双目立体匹配领域有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1]ScharsteinD,SzeliskiR.Ataxonomyandevaluationofdensetwo-framestereocorrespondencealgorithms[J].InternationalJournalofComputerVision,2002,47(1-3):7-42.
[2]ZhangC,XuL,JiaY.FPGA-basedreal-timestereomatchingsystem[C]//20116thInternationalICSTConferenceonCommunicationsandNetworkinginChina.IEEE,2011:942-946.