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龙图腾网获悉中国电子科技集团公司第五十四研究所申请的专利一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116229124B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310261268.X，技术领域涉及：G06V10/75；该发明授权一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统是由谢鑫浩;孙方德;耿虎军;王港;常晓宇;张晓男;朱进设计研发完成，并于2023-03-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统在说明书摘要公布了：本发明涉及无人机航拍图像处理技术领域，公开了一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统，以FPGA作为处理平台，在单目航拍图像采集单元、系统控制单元、存储器、数据通讯单元和FPGA外围电路的协同下，在线处理无人机获取的单目航拍图像。航拍图像处理单元内各模块之间采用AXI‑Stream总线协议进行数据交互，且各模块采用并行流水线架构，处理单目航拍图像，计算单目航拍图像的特征方向矩阵并截取特征方向模板，通过搜索当前帧单目航拍图像的特征方向模板在上一帧单目航拍图像的特征方向矩阵中匹配位置，完成单目航拍图像中相邻帧图像的匹配，本发明有效地提高无人机单目航拍图像匹配处理的并行度、数据吞吐量与运行效率，实现无人机单目航拍图像的快速匹配。

本发明授权一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统在权利要求书中公布了：1.一种基于FPGA的单目航拍图像快速匹配系统，其特征在于，包括单目航拍图像采集单元、系统控制单元、航拍图像处理单元、存储器和数据通讯单元；所述航拍图像处理单元包括部署于FPGA上的航拍相机状态监控模块、航拍相机驱动模块、航拍图像接收模块、存储器驱动模块、灰度化模块、高斯滤波模块、特征方向计算模块、特征方向矩阵截取模块、特征方向模板缓存模块、模板匹配模块和变换矩阵计算模块，所述单目航拍图像采集单元包括单目航拍相机、相机位姿调节模块和航拍图像传输接口； 所述系统控制单元通过数据通讯单元读取航拍相机状态监控模块中的相机状态参数，根据读取的相机状态参数设置相机工作参数与姿态参数，并发送至航拍相机驱动模块； 所述航拍相机驱动模块根据相机工作参数与姿态参数产生控制信号，分别对应控制单目航拍相机与相机位姿调节模块； 所述单目航拍相机将采集的单目航拍序列图像通过航拍图像传输接口发送至航拍图像接收模块； 所述航拍图像接收模块读取单目航拍序列图像，并通过存储器驱动模块逐帧存入存储器； 所述灰度化模块通过存储器驱动模块读取存储器中当前帧单目航拍序列图像，并转化为AXI-Stream图像数据流，并流水式处理AXI-Stream图像数据流获得灰度图像数据流，将灰度图像数据流发送至高斯滤波模块； 所述高斯滤波模块流水式处理灰度图像数据流，进行高斯滤波去噪操作，获取滤波后图像数据流，将滤波后图像数据流发送至特征方向计算模块； 所述特征方向计算模块将滤波后图像数据流与Sobel算子卷积获取梯度矩阵，将梯度矩阵的乘积与平方差作比计算特征方向正切值，再计算特征方向正切值的反正切值作为特征方向矩阵，并通过存储器驱动模块将特征方向矩阵存入存储器； 所述特征方向矩阵截取模块通过存储器驱动模块读取存储器内当前帧单目航拍图像的特征方向矩阵，并截取特征方向矩阵中感兴趣区域作为特征方向模板存入特征方向模板缓存模块； 所述模板匹配模块通过存储器驱动模块读取存储器中上帧单目航拍图像的特征方向矩阵，逐像素计算上帧单目航拍图像的特征方向矩阵与特征方向模板之间的余弦相似度，搜索余弦相似度的最大值所在的像素位置作为特征方向模板在上帧单目航拍图像中的匹配位置，并通过存储器驱动模块将匹配位置存入存储器； 所述变换矩阵计算模块通过存储器驱动模块读取存储器内特征方向模板在上帧单目航拍图像中的匹配位置，再利用最小二乘法由特征方向模板在当前帧单目航拍图像的位置和在上帧单目航拍图像中的匹配位置求解出当前帧单目航拍图像与上帧单目航拍图像之间的变换矩阵，并通过数据通讯单元将变换矩阵发送至系统控制单元。

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