基于FPGA的三目半全局匹配算法设计与实现

作     者：刘阳 冯进良 黄伟 康世勋 马韵琪 Liu Yang;Feng Jinliang;Huang Wei;Kang Shixun;Ma Yunqi

作者机构：长春理工大学光电工程学院长春241000 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2021年第42卷第12期

页      面：202-210页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 0803[工学-光学工程] 

主　　题：半全局匹配算法 三目立体视觉 硬件实时计算 现场可编程逻辑门阵列 

摘      要：三目立体视觉系统能够克服双目立体视觉系统存在的遮挡等问题,进一步提高立体视觉系统测量精度。然而增加传感器数量会导致匹配算法计算量增大,影响系统实时性,从而限制三目立体视觉系统在各领域的实际应用。为此,本文提出一种三目半全局立体匹配算法及其硬件计算框架。首先,在对三目立体视觉系统基本模型深入分析的基础上,提出一种硬件友好的半全局匹配算法。随后,根据FPGA硬件并行化计算和流水线处理的特点,对片上系统整体框架及各计算模块结构进行设计。最后,基于Zynq-7000 SoC FPGA搭建一套完整硬件实验系统进行算法实现,分别使用数据集图像和真实场景图像对本文算法进行评估。实验结果表明,本文算法与传统双目半全局匹配算法相比,有效像素填充率提高17.31%,错误率降低13.06%,在真实场景下可实现60 fps实时立体匹配,能够满足各类应用场景的实际需求。