基于FPGA的改进SGM算法

来源：电子测量技术杂志2025年第19期北京时间：

作者：班正将，周哲海

单位：北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室 北京 100192

摘要：传统的双目SGM算法，计算复杂且对计算资源的需求较大，难以满足小型嵌入式系统的实时应用和低功耗需求。为此本文提出了一种基于FPGA架构的改进方案，旨在提升双目SGM算法的实时性、资源利用率，并减少资源开销。改进的SGM算法通过调整代价集合的方向，使其与FPGA数据流方向一致，从而实现四路径并行计算；在视差计算阶段，引入基于二项式的亚像素插值技术，使得视差计算与优化过程能够同步进行，减少计算延迟，进一步降低资源消耗和系统功耗。实验结果表明，改进后的算法相比传统SGM算法，平均视差误差降低了32.4%，LUT资源的利用率提升了45%，资源消耗减少了25%，并且算法的匹配速率达到了65.3 fps，系统功耗仅为2.85 W,满足了小型实时嵌入式系统的要求。

关键词：现场可编程门阵列（FPGA）;SGM算法;嵌入式系统;亚像素插值

基金资助：国家自然科学基金(61875237)、北京长城学者支持计划项目(CIT&TCD20190323)、北京青年拔尖人才支持计划项目(Z2019042）资助