基于双目视觉的立体匹配算法研究与fpga实现

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1、工学硕士学位论文基于双目视觉的立体匹配算法研究与FPGA实现吴振哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TP391.41工学硕士学位论文基于双目视觉的立体匹配算法研究与FPGA实现硕士研究生：吴振导师：韩剑辉申请学位级别：工学硕士学科、专业：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP391.41DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStereoMatchingAlgorithmBasedonBi

2、nocularVisionanditsImplementationwithFPGACandidate：WuZhenSupervisor：HanJianhuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ComputerScienceandTechnologyDateofOralExamination：March，2016University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理王大学硕±学位论文原创性声明本人郑垂声巧：此处所

3、提交的硕±学位论文《基于双口视觉的立体匹配算工大学攻读硕—上学巧ＧＡ实现》，在哈尔滨理法研究与，是本人在导师指导下位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文硏究工作做出贵献的个人和集将完全由本人承担。体。本声明的法律结果，均已在文中臥明确方式注明ｎ期：Ｌｏｆ年月円作者签名；矣报、真３哈尔滨理工大学硕丈学位论文使用授权书ＦＰＧＡ实现》系本人在哈尔滨理工《基于双回视觉的立体匹配算法研究与－上学位论文大学巧读硕±学位期间巧导师指导Ｔ完成的硕。

4、本论文的研究成果。本人归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内巧不得切其他单位的名义发表完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论义的规定，同意学校保留并向。有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可公化论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密。，在年解密后适用授权书［□不保擅。（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：丢円期；年至月／Ｓ鬥才辰居：ｆ导师签名円期：ｌｏｔ年３月１５円基于双目视觉的立体匹配算法研究与FPGA实

5、现摘要双目立体视觉是计算机视觉技术研究领域中的热点问题之一，主要采用两台摄像机对同一景物进行拍摄，根据几何原理将不同位置获取的二维图像信息进行三维重建，从而恢复原景物的三维信息。由于其原理是直接模拟人眼观察事物的方式，是获取三维场景中深度信息的重要手段。立体匹配是双目立体视觉中的一个重要研究方向，在机器人导航、三维测距、虚拟现实等领域具有广泛的应用。改进匹配算法来提高匹配的精度，首先，在进行Mini-Census变换时，邻域像素需要与中心像素及其平均值进行比较，得到一串两位数码；然后，利用图像的梯度信息动态地调节匹配窗口的尺寸，根据匹配

6、窗口尺寸的差异分别使用改进稀疏Census变换；最后，将左右一致性检测、投票算法相结合，对视差图进行细化处理，从而得到较为准确和稠密的视差图。双目立体匹配算法的计算量大、复杂度高，一些传统平台无法满足实时性要求，从而在很大程度上制约了在实际中的应用。本文采用现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArraysFPGA）作为硬件实现平台，采用VerilogHDL语言设计匹配算法中图像数据缓存、Census变换、梯度计算、左右一致性检测等相关功能模块，通过功能模块间的并行化和流水线化，提高匹配算法的处理速度。本文选用Al

7、tera公司的CycloneII系列芯片中的的EP2C35F672的FPGA芯片作为处理核心，QuartusII11.1作为主要开发工具，使用线逻辑分析仪SignalTapII及ModelsimSE6.5等仿真工具进行在线调试。选择Middlebury图像库中的标准测试立体图像对进行试验。验证本文算法在匹配精度和实时性两方面的可行性和有效性。关键词双目视觉；立体匹配；稀疏Census变换；实时；可编程门阵列-I-StereoMatchingAlgorithmBasedonBinocularVisionanditsImplementati

8、onwithFPGAAbstractBinocularstereovisionisoneofthehotissuesinthefieldofcomputervisiontechnologyresearch.