실시간 Dense Disparity Map 추출을 위한 고성능 가속기 구조 설계

Abstract

본 논문에서는 위상기반 양안스테레오정합 알고리즘을 이용, 실시간으로 dense disparity map을 추출 가능한 고성능 가속기 구조를 설계하였다. 채택된 알고리즘은 웨이블릿 기반의 위상차 기법의 강건성과 위상상관 기법의 기본적인 control 기법을 결합한 Local Weighted Phase Correlation(LWPC) 스테레오정합 알고리즘으로서 4개의 주요 단계로 구성이 되어 있다. 해당 알고리즘의 효율적인 병렬 하드웨어의 설계를 위하여, 제안된 가속기는 각 단계의 기능블록은 SIMD(Single Instruction Multiple Data Stream) 모드로 동작하게 되며, 전체적으로 각 기능 블록은 파이프라인(pipeline) 모드로 실행된다. 그 결과 제안된 구조에서 제시된 파이프라인 동작 모드의 선형 배열 프로세서는 행렬 순차수행 방법에 의한 2차원 영상처리에서 전치메모리의 필요를 제거하면서도 연산의 일반성과 고효율을 유지하게 한다. 제안된 하드웨어 구조는 Xilinx HDL을 이용하여 필요한 하드웨어 자원을 look up table, flip flop, slice, memory의 소모량으로 표현하였으며, 그 결과 실시간 처리 성능의 단일 칩 구현 가능성을 보여주었다. This paper proposes high performance coprocessor architecture for real time dense disparity computation based on a phase-based binocular stereo matching technique called local weighted phase-correlation(LWPC). The algorithm combines the robustness of wavelet based phase difference methods and the basic control strategy of phase correlation methods, which consists of 4 stages. For parallel and efficient hardware implementation, the proposed architecture employs SIMD(Single Instruction Multiple Data Stream) architecture for each functional stage and all stages work on pipelined mode. Such that the newly devised pipelined linear array processor is optimized for the case of row-column image processing eliminating the need for transposed memory while preserving generality and high throughput. The proposed architecture is implemented with Xilinx HDL tool and the required hardware resources are calculated in terms of look up tables, flip flops, slices, and the amount of memory. The result shows the possibility that the proposed architecture can be integrated into one chip while maintaining the processing speed at video rate.