基于FPGA的结构光深度检测系统设计.pdf

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1、104传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第9期基于FPGA的结构光深度检测系统设计万鹏．刘济林(浙江大学信息科学与电子工程学系，浙江杭州310027)摘要：为实现结构光深度检测系统的实时检测，简化结构光系统构架，降低系统成本，设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的结构光深度测量系统。将结构光图像处理算法进行了适应硬件的改动，利用硬件系统的流水线技术与并行运算技术，提高了系统的处理性能，提出了采用乒乓缓存结构、Box滤波与并行像素处理计算提高处理速度，保证了算法的实时性

2、。实验表明：该系统能够实现深度探测功能，且运行速率远远优于软件处理，满足实时性要求。关键词：结构光；现场可编程门阵列；深度检测；实时中图分类号：TP391．4文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)09--0104--04DesignofstructuredlightdepthdetectionsystembasedonFPGAWANPeng，LIUJi—lin(DepartmentofInformationScienceandElectronicEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou31

3、0027，China)Abstract：Inordertorealizereal—timedepthdetectionofstructuredlightsystem，simplifyframeworkofstructuredlightsystemandreducecost，designstructuredlightdepthdetectionsystembasedonfieldprogrammablegatearray(FPGA)．Structuredlightimageprocessingalgorithmismodifiedadaptto

4、hardware，usepipe—liningtechnologyofhardwaresystemandparallelcomputingtechniques，improveprocessingperformanceofsystem，proposeping-pangcachestructure．Boxfilteringandparallelpixelprocessingcomputationincreaseprocessingspeed，andensurethereal—timeperformanceofalgorithm．Experimen

5、tshowsthatthissystemcanrealizedepthdetectionfunctionandprocessingspeedisfarsuperiortosoftwareprocessing，whichmeetsthereal—timerequirements．Keywords：structuredlight；fieldprogrammablegatearray(FPGA)；depthdetection；real—time0引言长期以来，由于背景光线强度限制结构光技术无法用图像深度信息是三维重建工作的重要数据，是系统了于室外环

6、境，随着光源技术的不断进步，结构光系统室外应解周围环境的重要手段，被广泛应用于自主导航、运动避障用成为可能，为实现结构光技术的实时深度检测，本文设计等领域。图像深度信息获取指通过二维图像信息来估计图了基于现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，像中物体的深度信息，立体视觉技术是目前最为主要的图FPGA)的结构光深度探测系统，满足了实时测量的要求，并像深度信息获取方法，然而立体视觉技术实时性与精度无在配备高强度光源条件下可用于室外环境。法兼顾，在自主车等运动速度较大的系统上应用受到限制。1系统设计结构光深度检测技

7、术是双目立体视觉技术的分支，具有精1．1系统架构设计度高、结构简单的优点，近年来发展迅速。文献[1，2]提出结构光系统利用一个投影仪替代双目立体视觉系统中了对结构光系统自动校准算法的研究，王宝光等人提出的一个摄像机将携带编码图案的结构光束投影到视觉区域了线结构光传感器测量分辨力的光学图像拆分与合成技内来实现检测，图1示意了结构光三维深度检测的系统架术；解则晓等人实现了一种基于线结构光的回转式视觉构。测量系统。张广军等人提出了基于圆结构光的内表面投影装置将经过编码的图案投影到物体表面，并通过三维视觉检测方法，LequellecJ等人利用点阵结构

8、光，实CCD接收获取经过投影的场景信息，室外环境下考虑到背现了一种测量轿车驾驶室的系统。景光线强度，需使用高输出光强光源。图像处理时需要对收稿日期：2013-02-