基于fpga的双目视觉立体匹配算法的研究与实现

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1、分类号学号M201172542学校代码10487密级硕士学位论文基于FPGA的双目视觉立体匹配算法的研究与实现学位申请人：纪坤学科专业：计算机应用技术指导教师：李开讲师答辩日期：2014年1月17日万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofPhilosophyinEngineeringResearchandImplementationoftheBinocularVisionStereoMatchingAlgorithmBasedonFPGACan

2、didate：KunJiMajor：ComputerApplicationTechnologySupervisor：KaiLiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhanHubei430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学

3、位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属不保密□。于（请在以上方框内打“√”）本论文属于学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要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

4、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-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)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

5、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。关键词：双目视觉，立体匹配，现场可编程门阵列，Census变换I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractBinocularstere

6、ovisionhasalwaysbeenanimportantresearchobject,whichisawideapplicationprospectinthefieldofrobotnavigation,aerospacemonitoringandvisualreality.Stereomatchingisanimportantresearchdirectionofbinocularstereovision.Thebinocularvisionstereomatchingalgorithmswithcomputationalcomplexityandlargeamo

7、untofdataareunabletomeetthereal-timerequirement,sotheyarerestrictedinthepracticalapplications.ThissubjectchoosesFieldProgrammableGateArray(FPGA)astheaccelerationplatformofhardwareandtheVHDL(Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)isusedtoimplemen