SIFT特征提取算法的FPGA实时实现-论文.pdf

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1、liPARTs&APP器LI应ON用SQIIUl“～⋯【本文献信息】陆恺立，耿俊梅，顾国华，等．SIF]"特征提取算法的FPGA实时实现[J]．电视技术。2014，38(13)SIFT特征提取算法的FPGA实时实现陆恺立，耿俊梅，顾国华，钱惟贤，徐富元(1．南京理工大学电光学院，江苏南京210094；2．济源职业技术学院，河南济源454650)【摘要】为了在运动目标检测与跟踪系统中能够实时地提取目标的特征点，从而完成图像实时匹配操作，提出了在FPGA实现SWI'特征提取算法。该算法采用SRAM复用技术简化程序，合理设计FPGA各模块结构。此外，该算法采用定点小数来保证

2、算法的精度要求。整个算法在Virtex一5硬件平台上实现，采用verilog语言进行程序的编写和调试。结果分析表明，优化后的SIFT算法能够稳定地在FPGA上实现，同时算法的复杂度得到了降低并达到了精度要求，且具有良好的实时性。【关键词】FPGA；特征提取算法；SRAM；Virtex一5；实时性【中图分类号】TN391【文献标志码】AReal-timeImplementationofSiftFeatureExtractionAlgorithmsinFPGALUKaili，GENGJunmei，GUGuohua，QIANWeixian，XUFuyuanj．College

3、ofElectric&Optic，NanfingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China；2．JiyuanVocationalandTechnicalCollege，HenanJiyuan454650，China)【Abstract】Inordertoextractreal—timefeaturepointoftargetinthesystemofmovingtargetdetectionandtrackingsystem．thuscompletingthereal—timeimagematchingop

4、eration，thefeatureextractionalgorithmisproposedtoachievesIFrinFPGA．TheSRAMreusetechnologyisusedtosimplifytheprocedures，andthemodulestructureofFPGAisdesignedreasonably．Besidesthefixed-pointdecimalisusedtoensuYetheaccuracyofalgorithm．ThewholealgorithmisrealizedintheVirtex-5Imrdwareplatfor

5、mandtheveriloglanguageisusedforthewritinganddebungofprograms．TheresultshowsthattheoptimizedSIFYalgorithmcanherealizedinFPGAstably，butalsothecomplexityofalgorithmisreducedandaccuracyisachieved，whichimshowsthealgorithmhasagoodrealtimefeature．【Keywords】FPGA；featureextractionalgorithm；SRAM；

6、Virtex-5；real—time运动目标检测与跟踪系统_2涉及到图像匹配的问因此，本文提出了在1片Virtex一5芯片中实现SWI"题。考虑到复杂场景中拍摄的图像容易发生平移、旋转或算法的方法，通过充分利用外部SRAM存储资源，从而达者尺度的变换，所以采用SIFF算法u可以较好地解决这到简化程序、减少内部资源占用率以及实时的效果。一问题。1算法介绍及参数选择文献[4]提出了SIFT算法的改进方法，通过PCA分析来对特征描述符作降维处理，以及使用块状滤波(Box—SIFT特征提取算法是一种同时具有平移、旋转、尺度let)和积分图像来取代swr算法中计算复杂的高斯滤波

7、，不变性的特征检测和匹配算法，对光照和仿射变换也具有降低了算法的复杂度，但是实时性较差；文献[5]提出了一定程度的鲁棒性。SIFF特征提取算法主要包括以下步在基于rI1多核C6000DSP芯片上实现SITF算法，采用多骤：1)搭建高斯金字塔；2)构造DOG尺度空间；3)尺度空核DSP可以提高SIFT算法运算精度，且可移植性强，但间极值点检测；4)特征点主方向确定；5)生成特征点描是占用内存资源较大，且实时f生没有得到彻底改善。述子。为了使得算法实时运行，学者们提出了采用FPGA来1．1算法优化实现swr算法。文献[6]提出了用FPGA+NIOSII相