以FPGA+DSP为核心架构的实时三维图像信息处理系统设计.docx

《以FPGA+DSP为核心架构的实时三维图像信息处理系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以FPGA+DSP为核心架构的实时三维图像信息处理系统设计.docx（5页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、以FPGA+DSP为核心架构的实时三维图像信息处理系统设计三维图像信息处理一直是图像视频处理领域的热点和难点，目前国内外成熟的三维信息处理系统不多，己有的系统主要依赖高性能通用PC完成图像采集、预处理、重建、构型等囊括底层和高层的处理工作。三维图像处理数据量特别大、运算复杂，单纯依靠通用PC很难达到实时性要求，不能满足现行高速三维图像处理应用。本系统中，采用FPGA实现底层的信号预处理算法,其处理数据量很大，处理速度高，但算法结构相对比较简单，可同时兼顾速度和灵活性。高层处理算法数据量较少、算法结构复杂，可采用运算速度快、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP实现。zt/-IHU*WiRPC1接口

2、和DSP之间的图像和信息交换的桥梁，为其提供所需要的参数和数据信息。3软件设计与实现3.1图像预处理算法激光带预处理算法的实现为：由于有激光帧和无激光帧是依次交替产生的，因此首先要保存一帧有激光帧，在其下一帧，即无激光帧到来时，将保存的有激光帧和当前无激光帧的相同行、列的点相减，再对结果进行亮度提取，处理完成后的数据存入目标缓存。实现提取轮廓线算法分为三个部分，首先由计算比较模块对输入像素点的值与预先计算好的阈值进行比较，判断其是否为目标像素；然后利用一个序列检测模块进行一维尺度滤波以去除某些噪声点；再经过一个边缘检测模块，提取出每行的第一个目标像素作为目标的左边缘点；完成后将此点所对应的列地

3、址数据存入目标缓存。在某些情况下，可能整行都检测不到边缘点，这时将O存入目标缓存作为无边缘点的标识。提取中心线算法实现比较简单，只需对目标缓存的写允许信号加以控制，使RGB数据只能在每行的中心点处写入目标缓存即可。3. 2三维重建和构型高速DSP将根据预处理信息得到的激光标志线、轮廓线和中心颜色线数据与源数字化图像结合起来进行三维重建。首先根据获取的图像标志点数据结合控制点三维坐标数据计算出系统定标数据；其次根据轮廓线计算物体外表面展开图，再依据定标数据结合展开图和机械参数对图像中的坐标点进行计算，给出数据集，输出深度数据文件；最后对多次扫描的数据进行融合，将离散点构型成立体模型（或立体彩色模

4、型），将模型生成DXF、ST1等数据文件传入PC机，使用后端处理软件进行显示。3. 3算法实现图像预处理算法设计使用Yeri1ogHD1在Xi1inx公司的ISE8.1集成编译环境下成功实现；FPGA开发流程不再赘述。DSP三维重建算法已使用C语言在AD1公司Visua1DSP+环境下成功实现。算法实现步骤如下：用C语言编程实现算法。使用ViSUa1DSP+编译器将源程序编译成目标文件。根据产生的目标文件，分析结果及源程序结构并优化源代码。应用TigerSHARC201评估板进行运算时间评估。重复上述步骤直至达到系统实时性要求，最后下载到目标板。整个系统联机运行稳定，满足设计要求，实时性好。实时三维图像信息处理以其数据量大、速度要求高、处理过程复杂的特点使其难以使用集成电路实现。本文研究的以目前最新高性能处理器的FPGADSP为核心架构的三维图像处理系统精心设计了算法的硬件实现，充分利用了两种处理器的长处。实验表明，该系统有着良好的性能，对实现基于网络的实时三维扫描应用，如三维传真、机械远程加工、快速成型和虚拟现实，有着重要的意义。