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1、碩士學(xué)位論文基于FPGA的SURF特征點(diǎn)檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)CIRCUITIMPLEMENTATIONOFSURFFEATUREDETECTIONBASEDONFPGA黃于哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年12月萬方數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TN47學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621.3密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文基于FPGA的SURF特征點(diǎn)檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)碩士研究生：黃于導(dǎo)師：王非副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：集成電路工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2016年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)萬方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex:TN47U.D.C
2、:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringCIRCUITIMPLEMENTATIONOFSURFFEATUREDETECTIONBASEDONFPGACandidate：HuangYuSupervisor：AssociateProf.WangFeiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：IntegratedCircuitEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduat
3、eSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要圖像局部特征的提取與描述一直是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。自上世紀(jì)起，各種圖像局部特征提取算法相繼問世。但在實(shí)際工程的應(yīng)用中，很難有一種算法可以同時(shí)滿足多項(xiàng)性能指標(biāo)的要求，往往需要對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，通常需要在算法復(fù)雜度與性能兩者之間折中考慮。SURF（SpeededUpRobustFeature）加速魯棒性特征提取是一種被廣
4、泛應(yīng)用的具有局部尺度不變性的特征提取算法。該算法本身很容易在通用處理器上實(shí)現(xiàn)，然而在通用處理器上的實(shí)現(xiàn)方案無法滿足實(shí)際工程中實(shí)時(shí)處理的需要。SURF算法中大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和浮點(diǎn)運(yùn)算是提高SURF算法速度的瓶頸。本文主要工作是在XilinxZYNQ平臺(tái)上設(shè)計(jì)SURF特征提取算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案。與傳統(tǒng)FPGA硬件加速的實(shí)現(xiàn)方案不同，本文首先將SURF算法以硬件電路方式實(shí)現(xiàn)，并使用AXI4-Stream接口模塊將電路封裝成IP核，隨后在ZYNQ平臺(tái)上基于IP完成整體硬件結(jié)構(gòu)的搭建。在配置好嵌入式環(huán)境后，最終在嵌入式環(huán)境下對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)估。SU
5、RF硬件電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要是大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和浮點(diǎn)運(yùn)算環(huán)節(jié)。本文設(shè)計(jì)了一種基于定點(diǎn)運(yùn)算的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)SURF算法。在SURF原算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合可編程邏輯器件的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化使其更適合硬件實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)的SURF電路共分為四個(gè)模塊：積分圖像模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、Hessian行列式模塊和非極大值抑制模塊。本文在數(shù)據(jù)緩沖模塊與非極大值抑制模塊中都設(shè)計(jì)了一種數(shù)據(jù)緩沖結(jié)構(gòu)，有效解決了SURF算法需要大量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的問題。本文在Hessian行列式模塊中采用了四個(gè)尺度并行計(jì)算的方式，提高了SURF算法的計(jì)算速度。針對(duì)XilinxZYNQ
6、平臺(tái)，本文還設(shè)計(jì)了AXI4-Stream接口模塊實(shí)現(xiàn)SURFIP核與讀寫DMAIP核之間的互聯(lián)。同時(shí)本設(shè)計(jì)通過簡(jiǎn)化的讀寫DMA實(shí)現(xiàn)了SURFIP與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。在最終上板測(cè)試時(shí)，電路最高工作頻率最高可達(dá)到40MHz。將時(shí)鐘設(shè)定為33MHz時(shí)，處理速度可達(dá)到100fps以上，在功耗較低的情況下達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用中的速度要求。本文的上板驗(yàn)證部分是在嵌入式環(huán)境下進(jìn)行的，通過配置讀寫DMA將測(cè)試數(shù)據(jù)和SURFIP的數(shù)據(jù)處理結(jié)果都保存在內(nèi)存中，全部上板驗(yàn)證工作都是基于ZYNQ平臺(tái)的XilinxSDK嵌入式開發(fā)軟件完成的。關(guān)鍵詞：特征提??；ZYNQ
7、平臺(tái)；SURF算法-I-萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractImagelocalfeatureextractionanddescriptionisahotspotinthefieldofdigitalimageprocessing.Rencently,avarietyoflocalimagefeatureextractionalgorithmscomeout.However,inpracticalengineeringapplications,itisdifficulttomakeanalgorithmmeetthere
8、quirementsofanumberofperformanceindicators.Weusuallyneedtooptimizethealgorithmandmakethecompromi
