[发明专利]基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统，其特征在于，包括FPGA主控电路板、相机、投影机、转盘和PC端，所述PC端与相机和FPGA主控电路板电连接，所述FPGA主控电路板与相机、投影机和转盘电连接；

所述FPGA主控电路板包括FPGA芯片和视频转换模块，所述FPGA芯片上设有CPU、同步积分模块，所述同步积分模块同时与相机和视频转换模块电连接；所述视频转换模块与投影机电连接；

所述同步积分模块输出结构光光栅条纹视频给视频转换模块，所述视频转换模块输送视频信号给投影机，投影机在输出延时值之前输出相机外同步积分信号，经同步积分模块传递给相机，使相机与投影机同步工作；所述投影机输出的延时值为定值；

所述FPGA主控电路板还包括SRAM存储模块、电机驱动模块和电源模块；所述SRAM存储模块、视频转换模块、电机驱动模块和电源模块都与FPGA芯片电连接，所述电机驱动模块与转盘电连接；所述FPGA芯片上还设有SRAM切换模块和FLASH存储模块，所述SRAM切换模块与SRAM存储模块进行数据交互；

所述电机驱动模块与同步积分模块电连接，所述相机和投影机工作的同时，CPU控制电机驱动模块对转盘分时或实时控制转盘的的角度、速度和方向；

通过CPU和同步积分模块，从电路系统上直接传送投影机需投射的系列条纹，并精准控制相机的采集触发，以清晰采集由投影机投影的每幅系列条纹图纹；

所述SRAM切换模块在非图像接收的时候设定为输出显示功能，不影响CPU的工作时间占用；

所述投影机投射的系列条纹采用变换式相位三角波或弦波。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统，其特征在于，所述视频转换模块为DAC模块或HDMI模块，当结构光光栅条纹视频经过DAC模块进行处理时，输出VGA视频信号给投影机，当结构光光栅条纹视频经过HDMI模块处理时，输出HDMI视频信号给投影机，所述投影机投影机经过一个固定的延时后输出VGA视频格式的结构光光栅条纹或者HDMI视频格式的结构光光栅条纹。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统，其特征在于，所述外同步积分信号的周期为VGA视频信号或者HDMI视频信号的整数倍。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统，其特征在于，所述PC端通过RS232串口连接FPGA控制电路板，并与CPU进行通讯，PC端通过数据采集程序发送命令和图像数据给CPU。

5.一种基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统的实现方法，应用于权利要求1-4任一项所述的一种基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集系统初始化，FPGA芯片接收PC端的数据采集程序的命令和图像数据，并由SRAM切换模块将数据总线和地址总线切换到CPU中，图像数据存入FLASH存储模块里或存入SRAM存储模块中；

2)CPU接受数据采集程序的命令，对同步积分模块进行参数设置，所述参数包括图像显示方向，需采集的图像数量，窄条纹循环次数，每帧循环的次数，和延时时间；

3)当接收来自数据采集程序的图像采集命令时，SRAM切换模块将数据总线和地址总线切换到同步积分模块，同步积分模块将图像按存储的顺序依次投影到目标上，并发出触发相机采集图像的信号；

4)电机驱动模块与同步积分模块电连接，相机和投影机工作的同时，CPU控制电机驱动模块对转盘分时或实时控制转盘的的角度、速度和方向；

5)数据采集程序抓取图像采集命令，并全部采集投射的光栅系列图像；

所述图像数据包括图像显示方向，需采集的图像数量，窄条纹循环次数，每帧循环的次数，延时时间，投影仪亮度，设置VGA或HMDI输出模式，开关投影仪等待时间。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA的结构光投影和图像采集的同步系统的实现方法，其特征在于，当CPU接收到PC端的数据采集程序的触发命令后对同步积分模块发出一个脉冲，同步积分模块检测到这个脉冲后将地址总线设为第一帧图像的地址位，读取一行图像数据送给投影机，再将地址总线重置到第一帧的位置，输出第二行图像，依次循环直到完整的输出一整幅图像。