基于FPGA的双目视觉立体匹配算法的研究与实现

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双目立体视觉一直是立体视觉领域的重要研究对象,在机器人导航、医学诊断、航天测控、虚拟现实等领域有广泛的应用前景。立体匹配是双目立体视觉中的一个重要研究方向。双目视觉立体匹配算法计算复杂性高、数据量大,无法满足实时性要求,从而大大制约了其在实际中的应用。本课题选用现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件加速平台,采用VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage)实现了双目视觉立体匹配算法,通过功能模块的并行化和流水线化,解决了立体匹配算法处理速度慢的问题。本课题通过比较各类算法的优越点,选择基于Census变换的立体匹配算法进行研究。根据FPGA的特性,将算法分为图像获取模块、Census变换模块和后处理模块,并且详细讲述了各个模块的硬件实现图和状态机。在硬件实现过程中,对各模块采用对应的并行化方案,提高了处理速度。本课题选用Xilinx公司的XC6SLX150芯片作为处理核心,ISE14.4作为主要开发工具,在线逻辑分析仪Chipscope作为在线调试工具。最后,选用Middlebury图像库中的立体图像对作为实验图,分析实验结果,从匹配精度和实时性两个方面验证本课题的可行性和有效性。
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