图像特征检测、描述和匹配技术是视觉处理中的基础操作,广泛应用于图像融合,图像校正以及目标识别与跟踪等领域中。现在比较成熟的特征点检测和匹配算法是SIFT(Scale Invariant Feature Transform)和SURF(Speed-up Robust Feature)两种算法。但是这些算法需要建立尺度空间,计算复杂度比较高,无法处理高速视频流,不适合在移动手持设备中应用。针对这些问题,本文设计了一种基于SOC(System on Chip)的图像特征检测与匹配系统,用FAST(Feature from Accelerated Segment Test)算法实现图像特征检测,用BRIEF(Binary Robust Independent Elementary Feature)算法实现图像特征描述,用汉明距离表示不同图像特征描述子之间的差异。本文基于Xilinx Zynq-7000 SOC硬件开发平台进行设计,根据SOC芯片内部结构设计图像特征检测与匹配系统的整体结构,对系统软硬件功能进行划分,使两者有机结合。用SOC中逻辑电路实现FAST特征点检测算法,BRIEF特征点描述算法和特征点匹配算法,对这些算法进行加速;用SOC的处理系统实现数据调度,主要通过控制读写DMA(Direct Memory Access)来实现硬件逻辑电路和外部存储器之间的数据传输工作,通过数据总线控制逻辑电路。整个系统的核心部分是视觉处理算法的硬件电路。首先设计逻辑电路,对电路进行功能验证,与软件算法的测试结果进行对比验证。把特征点检测电路和描述电路合并,构成检测描述协处理器,它的输入输出接口符合AXI4-Stream协议,直接通过读写DMA、数据总线与外部存储器相连,解决了内部数据传输的瓶颈问题。特征点匹配电路单独作为匹配协处理器,与检测描述协处理器的结构相同。把检测描述协处理器和匹配协处理器放在SOC平台中进行验证测试,使用处理系统实现对协处理器的控制。两个协处理器电路的工作时钟频率达到100 MHz,检测描述协处理器能够处理640×480大小速度为290 fps的8 bit灰度图像,满足了处理实时性图像的需求。