基于FPGA的線結(jié)構(gòu)光傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、線結(jié)構(gòu)光傳感器是激光三維掃描形貌測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵研究部分，通常它們都是基于激光三角法和光切法原理，通過攝像機(jī)和圖像采集卡連續(xù)采集被物體表面調(diào)制過的激光條紋圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，然后基于光條紋中心提取和標(biāo)定等關(guān)鍵技術(shù)，利用軟件程序?qū)Λ@取的圖像作離線處理，求出每一幀圖像中光條紋中心上各點(diǎn)的像平面坐標(biāo)，進(jìn)而通過標(biāo)定求出被測(cè)物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)?？墒莻鬏?shù)接?jì)算機(jī)的圖像數(shù)據(jù)中除了特征信息外還包含了大量的冗余信息，這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率低下，系統(tǒng)集成度

2、不高，對(duì)后期的軟件處理也提出了很高的要求。
　　針對(duì)傳統(tǒng)方案成本高、集成度低、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)激光條紋中心位置的快速準(zhǔn)確檢測(cè)，本文設(shè)計(jì)的基于FPGA線結(jié)構(gòu)光傳感器以CMOS數(shù)字圖像傳感器為采集前端，F(xiàn)PGA可編程邏輯器件為控制和處理核心，結(jié)合SDRAM大容量存儲(chǔ)單元，完成激光條紋圖像的實(shí)時(shí)采集和在線處理，最終通過串口將處理結(jié)果的結(jié)構(gòu)光條紋中心坐標(biāo)上傳至上位機(jī)。CMOS圖像傳感器構(gòu)成的單芯片采集模塊不僅提高了系統(tǒng)的集成度，

3、降低了系統(tǒng)體積與成本，而且數(shù)字化采集與傳輸還具備了較強(qiáng)的抗干擾能力。FPGA代替計(jì)算機(jī)完成硬件圖像的處理算法，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，滿足了嵌入式系統(tǒng)的要求。
　　硬件設(shè)計(jì)方面，論文提出了線結(jié)構(gòu)光傳感器的總體設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)中用到的主要芯片以及系統(tǒng)硬件電路中各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過程;軟件設(shè)計(jì)方面，使用Verilog硬件描述語言在QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中完成了包括圖像傳感器配置、圖像數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、SDRAM控制器以及圖像的濾波、閾