[发明专利]一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法

摘要

一种基于FPGA的片上实时高速三维复现方法，它有五大步骤。本发明用于三维形貌测量的多频条纹图像数据处理与整体形貌的三维复现。基于FPGA的本方法，方法包括数据采集与预处理、标记背景、译码器解相、外差多频相展开立体匹配与三维复现。在进行相位解算是使用了预先固化在片内的解相译码器模块，克服了在泰勒级数运算造成的总体运算速度慢、资源消耗大的缺点，同时对于不同频率的条纹图像实现数据的实时处理。该方法具有速度快、功耗低、可靠性好的特点，可用于表面三维形貌的光学非接触测量。

主权项

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。