FPGA实现的SAD立体匹配算法：425帧/秒高性能与鲁棒性

本文主要探讨了如何利用FPGA（现场可编程门阵列）技术实现基于SAD算法的立体匹配，这是一种关键的立体视觉技术，用于从二维图像中提取三维信息。SAD算法全称为Sum of Absolute Differences，它通过计算像素灰度差的绝对值来评估两个对应区域的相似性，相比于复杂的SSD和NCC算法，SAD由于只需要进行加法运算，更适合在硬件上高效实现。 文章的核心部分首先介绍了立体视觉的基本概念和发展背景，指出传统的PC处理方法在面对大量复杂数据时存在效率低、功耗高的问题。通过选择FPGA，作者能够充分利用其并行性和灵活性，设计出高效的硬件架构来执行立体匹配任务。在实现过程中，作者采用了窗口并行和像素串行的策略，将算法分解为更小的并行任务，从而显著提高了处理速度。 具体操作上，文章提到在128×128分辨率的图像对中，使用3×3的窗口大小进行匹配，视差设定为24。在50 MHz的系统时钟下，实验结果达到了每秒425帧的处理速度，这证明了FPGA实现的立体匹配系统在实时性能上表现出色。此外，通过SAD算法的实际应用，验证了该设计的鲁棒性，能够在多种场景下稳定且准确地计算视差。 总结来说，本文提供了一种有效的硬件解决方案，通过FPGA和SAD算法实现了立体匹配的高效、实时和低功耗计算，这对于提升工业自动化、机器人导航等领域的立体视觉应用具有重要意义。通过对比和优化不同的匹配算法，作者强调了SAD算法在硬件实现上的优势，为今后在嵌入式系统和实时计算中应用立体视觉提供了有价值的参考。