基于FPGA的實(shí)時(shí)立體匹配系統(tǒng)的研究.pdf

1、包括月球車在內(nèi)的無(wú)人自主車是一種能夠?qū)崟r(shí)自主運(yùn)動(dòng)的智能移動(dòng)機(jī)器人，視覺(jué)導(dǎo)航是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它的主要任務(wù)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行識(shí)別和理解，確定自主車的可行駛區(qū)域。立體視覺(jué)是視覺(jué)導(dǎo)航中最基本的部分，通過(guò)圖像處理恢復(fù)物體深度信息，是進(jìn)行障礙物檢測(cè)和三維場(chǎng)景重建的基礎(chǔ)。本文旨在研究實(shí)時(shí)穩(wěn)定的立體視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 攝像機(jī)模型描述了三維空間中的點(diǎn)到圖像平面上的點(diǎn)的投影關(guān)系，攝像機(jī)標(biāo)定的目的就是求解模型參數(shù)。本文介紹了基于二維平面模板的標(biāo)定方法

2、，該方法適合無(wú)人自主車的工作環(huán)境，實(shí)施方便有效。根據(jù)標(biāo)定結(jié)果和極線幾何的原理，可以對(duì)立體圖像對(duì)做幾何校正，使其極線水平且對(duì)應(yīng)點(diǎn)縱坐標(biāo)相同，極大的降低了立體匹配算法的復(fù)雜度。 在區(qū)域立體匹配算法中，非參數(shù)化區(qū)域變換使用像素在鄰域中的灰度相對(duì)值排序代替原始灰度值進(jìn)行相似度比較，對(duì)由攝像機(jī)位置、電路系統(tǒng)等引起的立體圖像亮度偏差的情況有很好的魯棒性。同時(shí)，非參數(shù)化的匹配算法運(yùn)算簡(jiǎn)單，多為比較、異或、累加，不涉及乘法、開方等復(fù)雜操作，因此

3、十分適合硬件邏輯電路設(shè)計(jì)。匹配窗口的合理選擇直接影響到匹配的效率和準(zhǔn)確性，另一方面，使用適當(dāng)?shù)牧Ⅲw匹配加速方法可以使窗口大小與算法復(fù)雜度無(wú)關(guān)，其代價(jià)就是占用一定的存儲(chǔ)資源保留匹配過(guò)程的中間數(shù)據(jù)。 根據(jù)視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和魯棒性的要求，本文提出了一種非參數(shù)化匹配算法Census在FPGA上實(shí)現(xiàn)的方案。詳細(xì)介紹了該方案的數(shù)據(jù)流程和模塊設(shè)計(jì)，并結(jié)合FPGA的硬件資源進(jìn)行硬件編程，通過(guò)仿真驗(yàn)證該方案的實(shí)時(shí)性能。立體視覺(jué)圖像采集卡的設(shè)計(jì)實(shí)