基于FPGA空间目标点的三维重构研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要双目立体视觉模仿人眼与人类视觉的立体感知过程，从两个视点观察同一景物，以获取不同视角下的图像，通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差，以获取景物的深度信息。本文通过对现场可编程门阵列(FPGA)与可编程片上系统(SOPC)的结构和工作方式分析，采用了FPGA+SOPC的设计构架进行空间目标点处理。通过FPGA处理数据量大、实时性要求高的图像预处理与特征提取，利用SOPC实现算法复杂度高的立体匹配与空间点三维坐标。同时针对传统surendra算法对环境适应能力不强的特点，本文提出了采用实时surendra背景更新算法进行空间运动目标点的提取，实验证明提

2、高了环境的适应能力。通过FPGA+SOPC硬件下载，完成了对图像的预处理、运动目标点的提取、目标点的特征提取、立体匹配等功能，实现了对空间目标点三维坐标的实时求取。实验结果表明该设计构架相比VC++平台处理图像具有小型化、设计的灵活性、功能的可裁剪性、软硬件的可编程性和良好的集成性方面的优点，在速度上提高了1个数量级，达到了对空间目标点三维坐标的实时获取。关键词：双目立体视觉实时图像处理FPGASOPC西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractBinocularstereovisionimitateshumaneyesandhumanvisualperceptionofthree

3、—dimensionalprocess，observingthesamescenefromtwoviewpointsinordertoobtainimagesofdifferentperspective，throughtriangulationprinciplestocalculatethelocationofdeviationbetweentheimagepixelstoobtainthescenerydepthinformation．Basedonthefieldprogrammablegatearray(FPGA)andprogrammablesystemonchip(SOPC)oft

4、hestructureandworkingmethods，theuseoftheFPGAandSOPCdesignframeworkforspacetargetpointsprocessingwereanalyzed．LargevolumesofdatawerehandledbytheFPGAtorealizereal·-timeimagepre·-processingandfeatureextractionandthehighcomplexalgorithmsofstereomatchingandspaceterrainwereimplementedbyusingSOPCtechnolog

5、y．Traditionalsurendraalgorithmwhichbeenadaptedtotheenvironmentcharacteristicsisnotstrong，thispaperproposedthebackgroundupdatingalgorithmusingreal-timesurendramovingtargetpointinspaceextraction，whichisprovedtoimprovetheadaptabilityoftheenvironment．ThroughtheFPGAandSOPChardwaredownload，imagepreproces

6、sing、extractionofmovingobjectpoints、featureextractionoftargetpoints、stereomatchingandSOonwerecompleted，obtainingthereal—time3dcoordinatesofspatialtargetpoints．ComparedwithVC++platform，FPGAandSOPCstructurehastheadvantageofdesignflexibility、cuttablefunction、programmablesoftwareandhardwaregoodintegrat

7、ionandonetheorderofspeed．Theexperimentalresultsshowthatthedesignframeworkcanobtainthereal—time3dcoordinatesofspatialtargetpoints．Keywords：binocularstereovision；realtimeimageprocessing；FPGA；SoPC西南科技大学硕士研究生学位