High Performance Implementation of Stereo Vision Matching Based on FPGA

Abstract

立体视觉系统在3维场景信息感知中起着重要的作用。其中立体匹配算法的运算复杂度较高，实时处理需要硬件实现匹配运算。但在现有的不多实现中，性能要求和硬件资源的矛盾突出。随着分辨率的增加，对处理速度和视差搜索范围都有更高的要求。对此，该文提出了一种立体匹配硬件实现结构，通过并行化算法子模块和合理安排流水结构来提高性能。匹配算法引入了自适应相关窗口的匹配策略，提升了深度不连续区域的视差质量。该方法结合左右一致性校验准则，可有效去除大部分错误匹配结果。整个匹配流程在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现，并在有限硬件资源条件下将视差搜索范围扩大到128像素。系统时钟60 MHz时，对于512512分辨率的立体图像，系统可以实现60帧/秒以上的处理速度。