基于KLT特征点的LK光流金字塔FPGA实现-论文.pdf

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1、lipARTs＆APP器LI件CA与TI裔是翻囊教簟矿i“oHiftri【本文献信息】刘恒建，任侃，顾国华，等．基于KLT特征点的LK光流金字塔FPGA实现[J]．电视技术，2014，38(15)基于KLT特征点的LK光流金字塔FPGA实现刘恒建，任侃，顾国华，钱惟贤，徐富元(南京理工大学，江苏南京210094)【摘要】提出了一种基于KLT特征点的LK光流金字塔的FPGA实现方法，用于解决目标检测与跟踪系统中图像匹配实时性差、鲁棒性低及资源开销大等问题。在FPGA端，首先利用优化的KLT算法提取图像的特征信息；再结合

2、图像金字塔，通过优化的LK光流金字塔算法估计特征点的总光流；最终将FPGA处理结果与MATLAB仿真进行对比分析。实验结果表明，该优化的方法在硬件实现中是合理有效的，不仅降低了算法实现的难度及资源开销，同时可满足图像匹配精度及实时性的要求。【关键词】图像匹配；KLT特征点提取；LK光流金字塔；FPGA；实时性【中图分类号】TN929．11【文献标志码】AI~PGAImplementationofOpticalFlowinamidBasedOilKLTFeatureLIUHen西jan，lIENKarl，GUGuohu

3、a，QIANWeixian，XUFuyuan(NanfingUniversityofScienceandTechnology，Nanfing210094，China)【Abstract】Inordertosolvetheproblemoftargetdetectionandtrackingsysteminreal—time，robustnessandre~lzYce。anFPGAimplementationbasedonKLTfeatureandLKopticalflowinpyramidisproposed．The

4、optimizedKLTalgorithmisusedinthismethodtoextracttheimagefeatureinformationfirstlyonFPGA．Thenintheimagepyramid，thetotalopticalflowoffeaturepointsiscomputedbytheoptimizedLKopticalflowinpyramid．Finally，theFPGAprocessingresultsarecomparedwiththeMATLABsimulation．Fin

5、alconclusionsshowthattheoptimizedmethod．whichisreasonableandefectiveinhardwareimplementation，Cannotonlyreducethealgorithm’Sdificultyandresourceconsumption，butalsomeettherequirementofreal—timeandprecisionmuchmore．【Keywords】imagematching；KLTfeaturepointextraction

6、；LKopticalflowinpyramid；FPGA；real-time图像匹配技术在计算机视觉领域中应用广泛⋯，尤基于以上论述，本文提出了基于KLT(Kanade—Lucas—其是在目标检测与跟踪系统中，图像匹配的实时性与准确Tomasi)特征点的LK光流金字塔匹配算法的FPGA实现性直接关联目标跟踪的效率及精度。为满足系统实时性方法。该算法优化了KLT特征提取算子的判断条件，并要求，国内外学者将基于FPGA的图像实时匹配作为一个合理地简化了光流金字塔的实现过程；在满足硬件系统对重要的研究方向日。精度要求的前提

7、下，大幅度地降低了算法的计算量及资源文献[3]提出了一种sIFT(Scale—invariantFeature开销，同时能够满足旋转图像及较大几何变换图像的匹配Transform)算法的FPGA实现，该方法虽然能够高精度地要求。完成图像匹配，但其硬件实现极其复杂、资源开销大，与其1系统整体设计方案他算法并行实现的兼容性差。文献[4]提出了一种相位相关法的FPGA实现，该算法实现简单、资源占用率低，但系统框架图如图1所示，CCD图像进人后，首先完成其受图像灰度的影响，对图像旋转及较大几何变换敏感，图像的预处理，即在54

8、MHz的工作频率下，利用A／D转因而无法满足硬件系统的精度要求。文献[5]提出了一换芯片及SARM1完成图像奇偶场的合成，在27MHz的种稠密光流的FPGA实现，该方法计算量大、误匹配率高，工作频率下，完成图像的高斯滤波。滤波后的图像分两条且只适合图像间的小运动估计。文献[6]提出了一种基流水线同步处理，一条流水线是在108MHz的工作频率于H