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
• 来源期刊: 仪器仪表学报
• 学科: 工学
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 视觉检测与图像测量|Visual Inspection and Image Measurement
• 页码范围: 202-210
• 页数: 9页
• 分类号: TH741|TN47
• 语种: 中文
• DOI: 10.19650/j.cnki.cjsi.J2107832

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.