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我写这篇文章的原因是一天在B站看到了一个大神发的视频是关于跟踪一个无人机的看到作者跟网友的回复说是用的图像匹配算法我就在网上搜索相关资料最终找到一篇文献。文献中对该算法的评价很高满足制导系统的实时性要求用FPGA实现该算法具有运算速度快可靠性高功耗低等优势。
鉴于文献对FPGA 实现该算法的评价这么高作为一名FPGA工程师肯定要把它搞出来。我花费了一些时间学习相关资料把原理搞清楚后开始设计逻辑框架和相关代码。 FPGA实现图像算法的难点
虽说所有的编程语言在计算机中最终的表现形式都是0和1但是要在FPGA上实现还是有些难度。
在FPGA上实现图像算法主要考虑以下几点
第一点图像的实时性问题 用matlab软件做图像算法的方式就是对一张静态图像进行研究FPGA是要对视频流数据进行实时处理。
第二点FPGA资源利用问题 FPGA内部的资源是有限的尤其是BLOCK_RAM资源可怜的很所以在设计程序时要充分利用好BLOCK_RAM可以的话最好是反复使用就像SpaceX公司研发的重复使用火箭猎鹰号一样。
第三点对算法原理的实现步骤不能完全照搬使用 算法的灵魂我们要完全一致但是对于算法的实现方式上要根据FPGA的特点进行一定的转化不能完全照搬。 以上三点是我自己对FPGA实现图像算法的理解希望对大家有帮助下面开始学习这个模板匹配算法。
模板匹配跟踪算法理解 文献中对该算法的描述模板匹配相关跟踪算法是近距成像末制导常用的算法通过选定搜索区与模板搜索区中模板平移相似度匹配的方法得出跟踪点所在的位置。
大白话理解就是首选在一幅图像中划出一片区域叫做搜索区然后拿着目标的照片在搜索区里面逐一排查直到找到最像照片目标的数据找到后把这个区域标定出来就OK。
FPGA系统框架设计 整个系统我主要分为以上几个部分
alg_control模块该模块负责这个整个系统的调度和管理相当于司令部指挥其他模块工作;
64*64搜索区模块根据alg_control下发的坐标信息快速划出搜索区范围;
20*20模板存储模块实现目标数据的存储功能;
Matrix_alg模块实现该算法的匹配运算功能。 在实现该算法时要注意的几个要点
搜索区和模板区的边界问题要处理好;在运算工程中会产生大量数据这些数据如何处理是关键。 本算法全部是用verilog编写完成纯逻辑版本真实有效有截图为证哈哈。我只是共享一些思路编程的核心就是思路思路有了代码就是体力活。
