[发明专利]一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：首先采集某一频率不同相移的条纹图像，依照该传感器的图像的传输形式在FPGA上对数据进行预处理后存储到RAM中；

步骤二：对于一组同一频率的条纹图像进行背景标记；利用公式4[B(x,y)]²=[g₃(x,y)-g₁(x,y)]²+[g₀(x,y)-g₂(x,y)]²与事先在FPGA中设定的阈值B_T标记出有效的图像像素位置；上式中的符号说明如下：g_i(x,y)表示第i幅图像在点(x,y)处的灰度值，B(x,y)表示点(x,y)处的背景参量；

步骤三：根据公式Φ(x,y)=arctang3(x,y)-g1(x,y)g0(x,y)-g2(x,y),]]>将之前的计算结果整形化，在FPGA上进行硬件化的反正切译码，得到相位解算结果；

步骤四：在所有频率的条纹图像均获取且处理完成之后，利用公式进行外差相展开法，得到结果后存储到RAM中；上式中的符号说明如下：Φ_b(x,y)是相位展开前的条纹相位，λ₁、λ₂是不同周期条纹的周期长度；

步骤五：对于左右相机，以上步骤可以同时处理实现并行计算，得到结果之后，通过事先固化在FPGA中的相机标定结果，对左右相机的相展开结果进行立体匹配与三维复现。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：步骤一中所述的对数据进行预处理是将采集的某一频率的条纹图像存储到RAM中，以备在之后的运算中同时读取一个像素位置不同相移的数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：步骤二中所述的背景标记是指计算每个像素的调制度B(x,y)，如果小于阈值B_T，则说明是背景或噪声点，在解相时不予计算这个点；由于背景阈值是事先在FPGA中设计固化的，在比较时节省计算速度。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：步骤三中所述的整形化是指由于FPGA处理数据均是整形，因此根据需要的精度将量化成为整数，再通过反正切译码器计算Φ(x,y)；反正切译码器是事先在FPGA硬件中固化设计好的组合逻辑电路，在精度要求不变的情况下，相比泰勒级数运算有着速度快、功耗低的特点。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：步骤四中所述的外差相展开法，在公式计算的过程用，由于是关于条纹频率定值，使用FPGA硬件计算时实现设计为常数，以加快运算速度。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，其特征在于：步骤五中所述的对于左右相机，以上步骤可以同时处理实现并行计算；由于在左右相机匹配的过程中需要用到相机标定结果，这是在计算过程中不变的，因此将其事先固化在FPGA中，以实现实时高速运算。