基于SIFT的改进算法研究及其FPGA设计

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文基于SIFT的改进算法研究及其FPGA设计专业：控制理论与控制工程研究生：严敏指导教师：何波摘要实现货车超限检测的智能化、实时化和信息化已经成为一种迫切的需求，本文以此为研究背景，以双目视觉技术为研究方向，以立体匹配算法为研究对象进行算法改进。立体匹配是双目立体视觉研究的主要问题之一，也是实现目标三维重建的关键步骤。其中SIFT算法极大程度克服了环境因素带来的影响，被认为是最常用、最稳健的方法之一。然而SIFT算法存在获得匹配点少、计算耗时长的问题，对三维重建工作和检测的实时实现存在影响，因此本文针对上述两点做出改进。首先，针对SIFT获取匹配点较少的问题提出改进

2、，先使用SIFT算法生成初始匹配点，再采用RANSAC算法去除错误匹配生成二次匹配点，最后采用区域生长的思想以二次匹配点作为种子点进行区域生长。其次，针对改进算法耗时长的问题，提出算法硬件平台实现的方法，利用FPGA具有并行性、硬件重用和设计灵活性的优点，对算法进行基于FPGA硬件平台的并行化分析与模块化设计。在MATLAB软件上对传统算法和改进算法进行仿真，实验结果表明，改进算法获取的匹配点数量相较于传统算法数量有大幅提升，同时也证明了改进算法具有较高的匹配精度；在QuartusⅡ+ModelSim环境下对基于FPGA平台设计的改进算法进行仿真验证，根据输出结果在MATLAB中进行还原分析

3、，验证了改进算法在FPGA上实现的可行性。关键词：双目视觉；SIFT；RANSAC；区域生长；FPGA西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchonImprovedAlgorithmanditsFPGADesignbasedonSIFTSpecialy:ControlTheoryandControlEngineeringName:YanMinInstructor:HeBoAbstractIthasbecomeanurgentrequesttorealizetheintelligent,real-timeandinformationizationoftheover-limitdetectio

4、nofgoodsvehicles.Basedonthisresearchbackground,thispaperusesbinocularvisiontechnologyastheresearchdirection,andimprovesthealgorithmwithstereomatchingalgorithm.Stereomatchingisoneofthemainproblemsinbinocularstereovisionresearch,andalsoakeysteptorealizethethree-dimensionalreconstructionofthetarget.SI

5、FTalgorithmisconsideredtobeoneofthemostcommonandrobustmethodsbecauseitovercomestheinfluenceofenvironmentalfactorstoagreatextent.However,SIFTalgorithmhastheproblemsoflessmatchingpointsandlongcomputationtime,whichaffectsthereal-timeimplementationof3Dreconstructionanddetection.Therefore,thispapermakes

6、animprovementontheabovetwopoints.Firstofall,webringanimprovedplantoovercometheproblemofSIFTtoobtainlessmatchingpoints.UsingSIFTalgorithmtogeneratetheinitialmatchingpointsatfirst,thenuseRANSACalgorithmtoremovetheerrormatchingpointpairsandgeneratethesecondmatchingpointpairs,finallyusingthesecondmatch

7、ingpointpairsastheseedpointsforregionalgrowthbyregiongrowingtheory.Then,tosolvetheproblemoftakingalongtime,weputforwardthemethodtoimplementthehardwareplatformofthealgorithm,usingFPGAhastheadvantagesofparall