[发明专利]一种基于CMOS的三维传感器实时高速数据处理系统

摘要

一种基于CMOS的三维传感器实时高速数据处理系统，它包括基于CMOS的两部左、右三维传感器、两片独立并行的FPGA数据处理模块、缓存RAM、三维复现计算的FPGA数据处理模块、千兆网数据传输接口、计算机和USB数据传输接口；采用FPGA作为系统数据处理核心模块，具体通过数据预处理、标记背景、译码器解相与外差多频相展开这四个步骤完成运算，并通过接口模块将处理后的数据传输至计算机。基于CMOS的传感器读出图像数据是数字信号，从而可以向FPGA直接传送数据。FPGA与缓存协同运算，实现数据的实时高速处理。该系统具有同步计算、计算速度高的特点，可用于表面三维形貌的光学非接触测量。

主权项

一种基于CMOS的三维传感器实时高速数据处理系统，其特征在于：它包括基于CMOS的两部左、右三维传感器、两片独立并行的FPGA数据处理模块、缓存RAM、三维复现计算的FPGA数据处理模块、千兆网数据传输接口、计算机和USB数据传输接口；基于CMOS的两部左、右三维传感器获取左、右相机图像数据，由于CMOS传感器传输数字信号，将其直接读出；CMOS传感器获取的数据输入两片独立并行的FPGA数据处理模块，通过数据预处理、标记背景、译码器解相与外差多频相展开四个步骤完成运算；在相位解算计算过程中，需要用到CMOS传感器多次拍摄的数据，因此将数据暂时存储至缓存RAM中；完成相位解算之后，两片独立并行的FPGA数据处理模块将解算结果同时输入三维复现计算的FPGA数据处理模块，进行立体匹配与三维复现计算；计算过程需要通过USB接口由计算机向FPGA传输相机标定结果、背景阈值设定参数，计算完成后将三维点云数据用千兆网数据传输接口传输至计算机；该基于CMOS的两部左、右三维传感器是两台相对位置固定且有共同视场的相机，其核心感光器件是CMOS芯片；该缓存RAM是与FPGA相连接的DDR2缓存芯片；该计算机是存储显示数据使用的计算机；该独立并行的FPGA数据处理模块与三维复现计算的FPGA数据处理模块均是FPGA中的数据处理功能模块，其算法程序已经实现下载到FPGA中；该千兆网数据传输接口是千兆网传输协议接口板，使用DM9000A协议芯片；该USB数据传输接口是USB数据接口部分使用CY7C68013A芯片作为编码芯片。