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目标图像匹配算法研究

王星  
【摘要】: 制导弹药实现图像制导时,需要对目标图像进行精确匹配,其中涉及大量简单重复的数值计算,由于武器系统对实时性方面的特殊要求,一个能够在给定时间内完成匹配计算的装置就非常必要,鉴于当今电子设计及制造技术,完成类似任务大多采用多片高端DSP组成多机系统。但是,采用多片DSP系统存在实现困难、电磁兼容性难以在高速条件下满足要求以及成本较高等诸多缺点,特别是,由于设计原理所限,在针对超大计算量的问题时,此方法难以突破运算时间瓶颈,使得在某些应用上无法满足要求。为此,探索一种采用超大规模集成电路实现特定高速计算就很有必要。 本研究课题正是基于上述背景,通过探索、设计、仿真,为解决弹载条件下实现高速图像匹配提供一种可借鉴的设计方法。 本文首先重点讨论了几种模板匹配算法并利用时间复杂度这一算法优化概念分别进行了算法时间复杂度分析。然后通过深入研究FPGA的发展,基本原理与结构、特点等,实现了几个图像匹配算法,并进一步研究了目标图像匹配系统的FPGA实时实现,在分析了目标图像匹配系统的任务流和数据流模型的基础上,给出了最佳系统设计方案。最后给出了本系统的实际实验结果。实验结果表明,采用FPGA实现目标图像跟踪算法,系统体积小、功耗低、实时性强。


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