[发明专利]基于FPGA的模板匹配实现装置及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的模板匹配实现装置，包括内存和FPGA；其特征在于：

所述内存用于存储原始图像，所述原始图像上包含n个特征需匹配，各特征分别被框选，得到n个感兴趣区图像；

所述FPGA内设有ROM和N个感兴趣区匹配模块，N≥n；所述n个感兴趣区图像分别被存在感兴趣区匹配模块内；

所述ROM内存储模板数据；

所述感兴趣区匹配模块内均设置有多个双端口BRAM、匹配计算模块和比较模块，每个双端口BRAM分别与两个匹配计算模块连接；所有匹配计算模块与比较模块连接；单个所述感兴趣区图像被分为多段，相邻段部分数据相同，每段图像均被单独存储在一个双端口BRAM内；所述匹配计算模块与ROM连接，能获取其中的模板数据，用于将从BRAM内接收的数据与模板数据进行匹配获取匹配度量值，再将其与前一组比较结果中的较大或较小值进行比较，筛选较大或较小值，预备与下一次求得结果进行比较，直至得到存储在同一双端口BRAM内的图像与模板匹配的最大或最小匹配度量值，及其对应匹配点坐标；将其作为单个感兴趣区图像中单段图像的匹配度量结果输出；

所述比较模块对单个感兴趣区图像中多个分段图像的匹配度量值后进行比较，得到最大或最小值，即为单个感兴趣区域与模板图像的最佳匹配度量值，同时获取其对应的匹配点坐标。

2.如权利要求1所述基于FPGA的模板匹配实现装置，其特征在于：所述内存有两块单独的存储空间，原始图像按顺序以交替的方式存储在两个存储空间内。

3.如权利要求1所述基于FPGA的模板匹配实现装置，其特征在于：单个所述感兴趣区图像被分为多段的方法为：

第一段：第1行至第行；

第二段：第行至第行；

第三段：第行至第行；

……

第M段：行至第B行；

其中：B为感兴趣区图像的总行数；B'为模板图像的总行数；M为感兴趣区图像被分成的总段数；为向上取整。

4.如权利要求1所述基于FPGA的模板匹配实现装置，其特征在于：按照以下公式确定感兴趣区图像划分的段数M的最小值：

其中：滑窗范围指图像匹配过程中模板图像在感兴趣区图像上能自由移动的面积；所述模板图像有效点数量为模板图像中的像素点总数；预设模板匹配时间指同一帧原始图像上n个感兴趣区图像均完成匹配所被允许使用的时间；为向上取整。

5.一种基于FPGA的模板匹配实现方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将原始图像上的n个需要匹配的特征进行框选，得到n个感兴趣区图像；原始图像存储于内存内；

2)所述n个感兴趣区图像分别被存储在FPGA内的感兴趣区匹配模块，所述感兴趣区匹配模块包括多个双端口BRAM、匹配计算模块和比较模块；所述感兴趣区图像的存储方式为：将每个感兴趣区图像依次划分为多段，相邻两段间部分数据相同，每段数据均被单独存储在一个双端口BRAM内；

3)单个双端口BRAM连接两个匹配计算模块，分别向其传输数据进行匹配计算，匹配计算模块从ROM中调取模板数据与其接收到的感兴趣区图像数据进行匹配，获取匹配度量值，再将其与前一组比较结果中的较大或较小值进行比较，筛选较大或较小值，预备与下一次求得结果进行比较，直至得到存储在同一双端口BRAM内的图像与模板匹配的最大或最小匹配度量值，及其对应匹配点坐标；将其作为单个感兴趣区图像中单段图像的匹配度量结果输出；

4)所述比较模块对单个感兴趣区图像中多个分段图像的匹配度量值进行比较，得到最大或最小值，即为单个感兴趣区域与模板图像的最佳匹配度量值，同时获取其对应的匹配点坐标。

6.如权利要求5所述基于FPGA的模板匹配实现方法，其特征在于：所述内存有两块单独的存储空间，原始图像按顺序以交替的方式存储在两个存储空间内。