图像拼接技术可以获取宽视角、高分辨率的图像,是计算机视觉领域的研究热点之一,其应用范围十分广泛,包括无人机航拍、三维重建、遥感图像、虚拟现实等。图像拼接指的是将两幅或多幅存在重叠区域的图像序列经过空间配准后融合拼接成一幅包含原始图像序列全部信息的图像。图像拼接技术主要包含两大部分,图像配准和图像融合。在图像配准领域中,SIFT算法是综合性能最强的算法之一,但是其算法步骤复杂计算量大,难以满足实时性的要求。在图像融合领域中,Alpha融合计算量小、融合效果显著,得到了广泛的使用。另外,如今的图像采集设备的分辨率都很高,高分辨率的原始图像给后续的图像处理带来了很大的压力。在图像拼接中,如何加速算法计算成了其应用的瓶颈。为了解决上述问题,本文设计了一种基于SoPC的图像拼接加速系统。SoPC具有ARM+FPGA结构,兼备软件处理和可编程硬件的优势,设计更加灵活。在Xilinx的Zynq 7020平台上,对图像拼接系统进行软硬件划分,将复杂的流程控制交由软件完成,将大量的图像处理交由FPGA并行计算,大大加速了图像拼接的流程。在算法优化方面,利用小波变换对高分辨率图像进行压缩,提取其低频分量;对SIFT算法高斯金字塔做并行处理,对高斯模板进行拆分和定点化,使用CORDIC算法进行梯度数据计算,将描述子生成的方形模板改为圆形模板,并用最优化的方法得到了各模板的尺寸。在数字逻辑设计上尽可能使用空间并行和流水线设计以减少时间消耗,共用缓存、原位计算、使用寄存器组代替多变量、使用查找表以减少逻辑资源的消耗。在软件上,实现了单应性矩阵的求解、图像映射、图像融合和结果显示。经过软件模型仿真、软硬件模块编写、数字时序仿真后对系统综合性能进行测试。本系统具有良好的尺度不变性、旋转不变性、平移和光照不变性以及一定的仿射不变性,融合效果满足视觉要求,硬件匹配的时间在30ms内,整个拼接流程在300ms以内,加速效果显著。