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基于SOPC的高性能图像相关器的设计与实现

作　者: 郑成林
导　师: 田金文；龚俊斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 图像匹配去均值归一化互相关片上可编程系统图像相关器
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要

图像匹配是图像处理中一个非常经典的问题,它在很多方面如计算机视觉、模式识别、医学图像处理等领域都有比较广泛的应用。因此研究一种图像匹配的高性能硬件电路就显得非常重要。基于去均值归一化互相关的匹配算法是目前图像匹配中最常用和最经典的方法。基于此,设计和实现了一种基于SOPC(片上可编程系统)的高性能图像相关器。该图像相关器以SOPC构架为基础,能充分发挥SOPC系统的在软硬件系统协同工作方面的优势。本文首先介绍和分析了图像匹配的方法,其中重点分析了匹配方法中的去均值归一化互相关匹配及其快速实现方法。接着提出了一种适合于硬件系统实现的整体构架,具体根据本文算法要求软硬件协同工作的特点,提出了一种基于SOPC的图像相关器的系统构架。然后重点介绍了图像相关器各关键电路的具体实现方法,其中各部分给出了电路实现后的模块图,进行了ModelSim功能仿真验证其功能正确性。最后将图像相关器在具体硬件平台上实现,并对电路中的一些关键设计做了一定的优化,并对系统进行了测试和评估其性能。由于该系统是基于SOPC构架的结构,同时是基于全浮点的设计,该图像相关器具有匹配精度高、可配置等高性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本论文主要研究内容  11-12
2 图像去均值归一化互相关匹配算法  12-23
  2.1 图像匹配算法  12-13
  2.2 图像去均值归一化互相关匹配算法  13-22
  2.3 本章小结  22-23
3 图像相关器的系统结构设计  23-32
  3.1 基于SOPC 的设计流程  23-24
  3.2 系统总体设计  24-26
  3.3 子模块设计  26-31
  3.4 本章小结  31-32
4 图像相关器的关键电路实现  32-58
  4.1 定点浮点数转换  32-35
  4.2 Avalon 总线接口设计  35-41
  4.3 互相关IP 核实现  41-55
  4.4 去均值归一化的设计  55-57
  4.5 本章小结  57-58
5 系统的优化、测试以及性能评估  58-65
  5.1 系统硬件平台介绍  58-61
  5.2 系统优化  61-62
  5.3 性能评估  62-64
  5.4 本章小结  64-65
6 全文总结与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
附录一作者在攻读硕士学位期间发表的论文  72
附录二作者在攻读硕士学位期间申请的专利  72
附录三作者在攻读硕士学位期间参与的项目  72

基于SOPC的高性能图像相关器的设计与实现

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