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随着科学技术的快速发展,图像匹配在目标定位、目标识别、工业控制等方面得到越来越广泛的应用,具有很高的研究价值和应用价值。然而图像匹配算法在计算时需要输入图像的所有像素,计算量巨大,导致在采用软件实现算法时显得力不从心,因此获得高精度和高实时性的图像匹配显得迫切。由于FPGA具有强大的并行处理图像数据能力,以及高灵活性、低功耗、低成本的优点,利用FPGA来硬件加速图像匹配算法,可以大大提高图像匹配的高实时性,对其进行进一步的深入研究很有必要。本文主要研究了基于FPGA的图像匹配系统SOPC设计,主要研究了其中的图像匹配处理模块,包括描述子生成算法,汉明距离匹配算法,穷举法,2-近邻比值算法以及RANSAC算法。针对描述子生成算法中硬件资源消耗巨大的问题,分别对主方向检测和直方图生成两个模块进行了设计优化,并且加入描述子次序调整模块,并基于子区域划分方式的不同设计了重叠结构和圆环结构,有效降低了资源消耗。针对欧氏距离匹配算法匹配速度过低,硬件移植难度高和算法硬件资源占用率高的问题,提出对原有描述子进行二值化编码,利用汉明距离进行匹配,同时采用256个模块按照流模式级联,有效优化了整体特征匹配模块的性能。图像匹配系统依据算法实现方式的不同分为数字逻辑层、操作系统层和应用层,基于ARM架构的Zynq平台搭建了硬件环境,按照AXI_LITE总线和AXI_STREAM总线协议对其进行了封装,以实现同ARM CORTEX-A9硬核的连接。采用AXI总线封装的自定义IP核能够应用于任何遵守AXI总线协议设计的SOPC系统。在本文所设计SOPC系统中,硬件电路采用Verilog HDL语言进行描述,软件控制采用C语言编写,界面显示采用C++语言设计,使用Modelsim和Matlab进行联合仿真,利用Matlab编写软件参考模型来进行电路的功能验证,使用Xilinx的XC7Z020CLG484-1型号芯片进行设计实现,最终图像系统实现了较高的匹配精度和速度。