基于FPGA的高能效雙目深度感知計(jì)算架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、雙目立體視覺技術(shù)的原理是，利用處于特定位置的兩個(gè)成像設(shè)備獲取同一場(chǎng)景的二維圖像，并從中提取場(chǎng)景的三維信息，其廣泛應(yīng)用在三維重建、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛等前沿領(lǐng)域。目前大部分雙目立體視覺系統(tǒng)都是基于軟件實(shí)現(xiàn)，雖然具有較好準(zhǔn)確性，卻不能達(dá)到實(shí)時(shí)處理的要求。
　　因此本文設(shè)計(jì)了一款基于FPGA平臺(tái)的雙目立體視覺系統(tǒng)，將其命名為Smart-Eyes/Depth Perception，并針對(duì)自適應(yīng)窗口算法設(shè)計(jì)了高能效的計(jì)算架構(gòu)，基于該

2、架構(gòu)使用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了該算法。具體工作如下:
　　1) Smart-Eyes/Depth Perception系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集圖像對(duì)，并進(jìn)行本地存儲(chǔ)和處理，而后將原始或處理后的數(shù)據(jù)傳輸給接收設(shè)備。系統(tǒng)使用兩個(gè)平行配置的CMOS圖像傳感器進(jìn)行圖像采集，最大分辨率為640*480，最大幀率為30fps。系統(tǒng)可以基于HDMI接口進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸和顯示，并可利用控制開關(guān)切換傳輸內(nèi)容，包括左右原始圖像和處理后的視差圖像。本文使用基于自適

3、應(yīng)權(quán)重算法的處理模塊驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)總功耗約為4.089W，約占用93％的硬件資源。
　　2)針對(duì)自適應(yīng)窗口算法結(jié)合硬件特性設(shè)計(jì)了高能效計(jì)算架構(gòu)，并根據(jù)該架構(gòu)進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，其支持窗口大小為25*25，最大視差級(jí)數(shù)為64級(jí)?；贛iddlebury提高的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集進(jìn)行功能仿真驗(yàn)證后，基于自適應(yīng)窗口算法的處理模塊的速率可以達(dá)到30fps，平均誤點(diǎn)率約為13.06％，硬件資源占用率約為50.74％。
　　本文基于FPGA平