視覺定位與實時跟蹤技術(shù)在科學(xué)研究與工業(yè)應(yīng)用中一直以來都扮演著重要角色。隨著視覺定位與跟蹤算法的研究日趨成熟,如何有效提高視覺定位與跟蹤的準(zhǔn)確性和實時性一直以來都是人們研究的熱點和難點。目前,絕大多數(shù)圖像處理器都是以傳統(tǒng)的x86架構(gòu)的串行處理器為主,其圖像處理速度慢、效率低,難以滿足高實時性應(yīng)用場景的要求。因FPGA技術(shù)具有數(shù)據(jù)并行處理和流水線處理的優(yōu)勢特征,其在圖像處理中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文采用FPGA作為圖像嵌入式處理器,設(shè)計了兩種灰度模板匹配FPGA算法,提出了一種基于該FPGA算法的嵌入式視覺目標(biāo)定位方案,并將其應(yīng)用于Delta并聯(lián)機(jī)器人目標(biāo)實時跟蹤系統(tǒng)中。本文主要研究工作如下:1)研發(fā)了兩種基于灰度模板匹配算法的FPGA硬件核心。在FPGA上實現(xiàn)了基于雙線性插值法原理的圖像畸變校正,并搭建Matlab聯(lián)合FPGA的硬件仿真環(huán)境。研發(fā)了絕對差求和(SAD)和零均值歸一化互相關(guān)(ZNCC)兩種灰度模板匹配FPGA硬件核心及其詳細(xì)的時序設(shè)計。通過與基于PC的灰度模板匹配算法(基于OpenCV)的對比,表明本文設(shè)計的半并行架構(gòu)的硬件算法在保持較好匹配精度的基礎(chǔ)上在處理時間和資源消... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

坐標(biāo)變換Modelsim仿真

圖 2-21 FPGA 配置界面證結(jié)果間對比采用的待搜索圖像大小為 640 480，模板大小分為三種，分別為 20 2法都在 PC 和 FPGA 處理平臺上實現(xiàn)，且均使用了 SAD 和 ZNCC 算 端通過在 VC++中調(diào)用時間函數(shù)可以求得算法執(zhí)行的時間。FPGA 上，數(shù)據(jù)流水線緩存、延遲時間以及算法穩(wěn)定運行時的時鐘頻率(50M消耗的時間。不同平臺算法執(zhí)行時間結(jié)果如柱狀圖 2-22 所示。126176200300ms)(20×20@640×48032×32@640×48060×60@640×480

時考慮到現(xiàn)有 FPGA 開發(fā)板外設(shè)接口，視覺系統(tǒng)中的相機(jī)采用的是 Aptina 公司的MT9V034 攝像頭模組，該相機(jī)采用全局曝光模式，可以拍攝高速運動的物體，表 3-為其參數(shù)信息。鏡頭采用的是 300 萬高清攝像頭，其參數(shù)信息如表 3-2。表 3-1 相機(jī)參數(shù) 表 3-2 鏡頭參數(shù)項目 參數(shù) 項目 參數(shù)相機(jī)型號 MT9V034 鏡頭型號顏色 黑白 焦距 4mm芯片尺寸 1/3′′靶面尺寸 1/2.5′′像素 752 480 視場角 89° 68° 50°像素尺寸 6um 6um 相對孔徑 F1:1.6傳感器 CMOS 近攝距 0.2m幀率 60 分辨率 3MP接口方式 CS 接口 接口方式 CS 接口3.2.3 FPGA 開發(fā)板

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]相機(jī)與激光跟蹤儀相對位姿標(biāo)定方法的研究[J]. 范百興,楊聚慶,周維虎,李祥云.  測繪工程. 2018(09)
[2]目標(biāo)跟蹤算法綜述[J]. 盧湖川,李佩霞,王棟.  模式識別與人工智能. 2018(01)
[3]機(jī)器人與激光跟蹤儀的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究[J]. 劉湛基,王晗,陳桪,夏遠(yuǎn)祥,杜澤峰,李沅時,林家平.  中國測試. 2017(11)
[4]粒子濾波算法在視頻目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用[J]. 付浩海,柯洪昌.  長春工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[5]測定工業(yè)機(jī)器人位置特性的誤差不確定度分析[J]. 王智源,朱剛.  電子測量技術(shù). 2016(09)
[6]目標(biāo)跟蹤技術(shù)綜述[J]. 高文,朱明,賀柏根,吳笑天.  中國光學(xué). 2014(03)
[7]基于軌跡偏差的動態(tài)定位精度評定方法[J]. 宋超,郝金明,肖振坤.  測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報. 2011(06)
[8]紅外畸變圖像并行校正快速實現(xiàn)算法研究[J]. 鄭紅,李俊,陳海霞,李釗.  儀器儀表學(xué)報. 2011(11)
[9]視頻目標(biāo)跟蹤算法綜述[J]. 蔡榮太,吳元昊,王明佳,吳慶祥.  電視技術(shù). 2010(12)
[10]基于灰度統(tǒng)計的快速模板匹配算法[J]. 陳皓,馬彩文,陳岳承,孫小林,唐自力.  光子學(xué)報. 2009(06)

博士論文
[1]基于粒子濾波的目標(biāo)跟蹤算法與硬件實現(xiàn)研究[D]. 洪少華.浙江大學(xué) 2010

碩士論文
[1]復(fù)雜場景下的實時目標(biāo)跟蹤算法研究[D]. 封萬里.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于模板匹配的光纖PCB板目標(biāo)定位技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 孫煉杰.浙江大學(xué) 2018
[3]面向大面積絲網(wǎng)印刷的自動上下料SCARA機(jī)器人研究[D]. 張金嬰.華南理工大學(xué) 2018
[4]Delta并聯(lián)機(jī)器人視覺分揀與跟蹤系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 李小輝.華南理工大學(xué) 2016
[5]基于雙目高速成像與數(shù)字散斑相關(guān)方法的全場離面振動測量方法研究[D]. 陳教豆.華南理工大學(xué) 2015
[6]面向視頻流的畸變矯正算法的研究及其FPGA實現(xiàn)[D]. 謝時岳.華南理工大學(xué) 2013
[7]基于改進(jìn)SIFT算法的移動機(jī)器人視覺定位研究[D]. 郭金鑫.燕山大學(xué) 2011



本文編號：2921752