一种基于FPGA实现相位相关算法的硬件加速方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于FPGA实现相位相关算法的硬件加速方法和装置，涉及集成电路数字信号处理技术领域，其目的是在FPGA上对大尺寸的视频流进行实时的相位相关算法计算。该方法包括：使用外部存储器作为缓存，控制其读写长度和物理地址的分配；简化硬件实现相位相关算法的计算流程；使用半精度浮点数作为数据的格式。基于该方法实现计算相位相关算法的装置，其组成模块包括：外部存储器、控制状态机模块、MIGIP、读/写缓存模块、输入预处理模块、流水线FFTIP、点乘模块、找最大值模块。本发明专利技术能够降低计算大尺寸图像帧的相位相关算法对FPGA内部存储资源的要求，从而高效地对视频流进行处理。理。理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA实现相位相关算法的硬件加速方法和装置


[0001]本专利技术属于集成电路数字信号处理
，尤其涉及了一种基于FPGA实现相位相关算法的硬件加速方法和装置。

技术介绍

[0002]图像配准是将同一目标在不同时间、不同视角或是不同拍摄条件下的两幅或多幅图像通过几何变换转移到相同坐标系统的方法，其在遥感测量、运动追踪、自动控制、医学图像等领域的实际工程项目中发挥着重要作用。图像配准需要解决的基本问题是排除噪声对图像产生的影响，如平移、旋转、形变。而相位相关算法作为一种图像配准的基础算法，能够解决在不同环境光照的干扰下图像平移的配准问题，因此有着广泛的应用。
[0003]相位相关算法是一种频域的平移测量方法，首先需要基于离散傅里叶变换对原图像进行空域和频域的转换。由于快速傅里叶变换(FFT)的出现，相位相关算法的计算量已经显著减少，但是一般应用CPU或GPU实现该算法的计算效率并不高，而FPGA的硬件可编程性和高度的并行计算能力具有独特的优势，能够满足实际应用的需求。
[0004]二维FFT是对图像进行傅里叶变换的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现相位相关算法的硬件加速方法和装置，其特征在于，所述方法包括：使用外部存储器作为大容量的缓存，用于保存相位相关算法计算过程中参考帧和当前帧图像经过单向FFT计算后的数据；简化硬件上相位相关算法的计算流程，将图像数据直接按行或按列从外部存储器中读出，避免了计算二维FFT的转置操作，并使其在FPGA内完成多步计算，再将结果存入外部存储器；使用规范的半精度浮点数(FP16)作为数据格式，设计的FFTIP、点乘模块和找最大值模块用于处理半精度浮点数表示的数据，复数数据的实部和虚部位宽总共为32位；实现相位相关算法的硬件加速装置的组成模块包括：外部存储器、控制状态机模块、MIGIP、读/写缓存模块、输入预处理模块、流水线FFTIP、点乘模块、找最大值模块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制状态机模块通过MIGIP控制外部存储器的读/写状态并生成操作地址，对于总像素数量为N*N的单帧图像，其单次读/写的数据量为32*Nbit。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读/写缓存模块由FPGA内部存储资源组成，读缓存用于存储图像从外部存储器单行读出的少量数据，或对从外部存储器中多列读出的数据重排序并输出；写缓存用于缓存图像的单行数据经流水线FFTIP...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洲，李辉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：