fpga在目标跟踪定位中应用的研究

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权

2、的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要目标的跟踪定位有着重要的应用价值。实际应用中，对目标

3、跟踪定位系统的实时性有很高的要求。FPGA是可编程逻辑器件的代表，可以用较短的时间实现更复杂的功能。基于以上技术背景，本文研究了FPGA在目标跟踪定位中的应用。论文首先论述了使用FPGA实现的实时系统的关键技术，将其应用在基于目标几何特征的面成像目标跟踪定位中，涉及目标特征检测、特征匹配等内容。对其中的核心算法──SURF算法，进行了面向硬件的优化，用Verilog硬件描述语言设计了SURF算法的硬件加速逻辑电路，将其作为用户自定义逻辑搭建了SOPC系统，设计了系统的软硬件。利用该系统对目标图像进行处理，

4、计算其特征线度。然后，开展了在FPGA上提高对目标跟踪定位的可靠性的研究。对两种图像增强算法进行了分析。研究了超越函数的FPGA硬件实现，将计算超越函数的IP核集成为NiosII处理器的自定义指令来实现目标图像增强算法的硬件加速。最后，测试了FPGA的硬件加速性能。使用了用户自定义逻辑的FPGA系统每秒可以计算20幅64×64像素目标图像的特征线度。添加了用户自定义指令后，使用对数锐化法和改进的Lee图像增强方法进行处理的速度分别可达每秒28幅和每秒3.7幅。测试结果表明FPGA可以提高运算速度，提升目标

5、跟踪定位的实时性。关键词：FPGA跟踪定位SOPC特征检测SURFAbstractAbstractTargettrackingandlocatinghaveanimportantapplicationvalue.Theyrequirehighreal-timeperformanceforthetrackingandlocatingsysteminpracticalapplications.FPGAistherepresentativeofprogrammablelogicdevices,andiscapa

6、bleofachievingmorecomplicatedfunctionsinshorttime.Basedonthepriortechnicalbackground,thispaperstudiesFPGA’sapplicationintargettrackingandlocating.Firstly,keytechnologiesofreal-timesystemimplementationwithFPGAarestudied,andareappliedintargettrackingandloca

7、tingwhichinvolvetargetfeaturedetectionandfeaturematching.TheSURFalgorithm,whichisthecorealgorithm,ishardware-orientedoptimized.HardwareaccelerationlogiccircuitsforSURFalgorithmisdesignedusingVerilogHDL.AnSOPCsystemissetupwiththeaccelerationcircuitsascusto

8、mlogicmodules.Thedesignofsystemhardwareandsoftwareisconducted.Thesystemisusedforprocessingtargetimagesandcalculatingfeaturelinesegments.Thentheresearchonincreasingthereliabilityoftargettrackingandlocatingisstudied.T