基于SIFT算法的圖像匹配處理模塊的芯片設(shè)計研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，圖像匹配在目標(biāo)定位、目標(biāo)識別、工業(yè)控制等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用，具有很高的研究價值和應(yīng)用價值。然而圖像匹配算法在計算時需要輸入圖像的所有像素，計算量巨大，導(dǎo)致在采用軟件實現(xiàn)算法時顯得力不從心，因此獲得高精度和高實時性的圖像匹配顯得迫切。由于FPGA具有強大的并行處理圖像數(shù)據(jù)能力，以及高靈活性、低功耗、低成本的優(yōu)點，利用FPGA來硬件加速圖像匹配算法，可以大大提高圖像匹配的高實時性，對其進行進一步的深入研究很有必

2、要。
　　本文主要研究了基于FPGA的圖像匹配系統(tǒng)SOPC設(shè)計，主要研究了其中的圖像匹配處理模塊，包括描述子生成算法，漢明距離匹配算法，窮舉法，2-近鄰比值算法以及RANSAC算法。針對描述子生成算法中硬件資源消耗巨大的問題，分別對主方向檢測和直方圖生成兩個模塊進行了設(shè)計優(yōu)化，并且加入描述子次序調(diào)整模塊，并基于子區(qū)域劃分方式的不同設(shè)計了重疊結(jié)構(gòu)和圓環(huán)結(jié)構(gòu)，有效降低了資源消耗。針對歐氏距離匹配算法匹配速度過低，硬件移植難度高和算法硬

3、件資源占用率高的問題，提出對原有描述子進行二值化編碼，利用漢明距離進行匹配，同時采用256個模塊按照流模式級聯(lián)，有效優(yōu)化了整體特征匹配模塊的性能。圖像匹配系統(tǒng)依據(jù)算法實現(xiàn)方式的不同分為數(shù)字邏輯層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層，基于ARM架構(gòu)的Zynq平臺搭建了硬件環(huán)境，按照AXI_ LITE總線和AXI_STREAM總線協(xié)議對其進行了封裝，以實現(xiàn)同ARM CORTEX-A9硬核的連接。采用AXI總線封裝的自定義IP核能夠應(yīng)用于任何遵守AXI總線協(xié)