基于FPGA的高能效雙目深度感知計算架構和系統(tǒng)設計.pdf

1、雙目立體視覺技術的原理是，利用處于特定位置的兩個成像設備獲取同一場景的二維圖像，并從中提取場景的三維信息，其廣泛應用在三維重建、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、自動駕駛等前沿領域。目前大部分雙目立體視覺系統(tǒng)都是基于軟件實現(xiàn)，雖然具有較好準確性，卻不能達到實時處理的要求。
　　因此本文設計了一款基于FPGA平臺的雙目立體視覺系統(tǒng)，將其命名為Smart-Eyes/Depth Perception，并針對自適應窗口算法設計了高能效的計算架構，基于該

2、架構使用硬件描述語言實現(xiàn)了該算法。具體工作如下:
　　1) Smart-Eyes/Depth Perception系統(tǒng)能夠實時采集圖像對，并進行本地存儲和處理，而后將原始或處理后的數(shù)據(jù)傳輸給接收設備。系統(tǒng)使用兩個平行配置的CMOS圖像傳感器進行圖像采集，最大分辨率為640*480，最大幀率為30fps。系統(tǒng)可以基于HDMI接口進行圖像數(shù)據(jù)傳輸和顯示，并可利用控制開關切換傳輸內(nèi)容，包括左右原始圖像和處理后的視差圖像。本文使用基于自適

3、應權重算法的處理模塊驗證了系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)總功耗約為4.089W，約占用93％的硬件資源。
　　2)針對自適應窗口算法結合硬件特性設計了高能效計算架構，并根據(jù)該架構進行了硬件實現(xiàn)，其支持窗口大小為25*25，最大視差級數(shù)為64級?；贛iddlebury提高的標準測試集進行功能仿真驗證后，基于自適應窗口算法的處理模塊的速率可以達到30fps，平均誤點率約為13.06％，硬件資源占用率約為50.74％。
　　本文基于FPGA平