[實(shí)用新型]基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520387605.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204631945U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石磊;王剛;孫凱明;甄海濤;朱明清;宋昌江;陳慶文;聶洪淼;張宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T1/20
• 分類(lèi)號(hào): G06T1/20;H04N5/225
• 代理公司: 哈爾濱東方專(zhuān)利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器。

背景技術(shù)：

高性能浮點(diǎn)運(yùn)算單元是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理器中的重要部件，是完成高性能實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理和圖像處理的關(guān)鍵所在，它的性能優(yōu)劣直接影響到嵌入式的浮點(diǎn)處理能力。不斷提高的高性能運(yùn)算需求使得高性能浮點(diǎn)運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)仍然是當(dāng)前的熱門(mén)話題。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，尤其是電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，“數(shù)字化生存已經(jīng)不僅僅是一句口號(hào)，而是正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。人們經(jīng)常需要迅速地獲得物體表面的立體信息，將其轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)據(jù)。工業(yè)界要求能快速地測(cè)量物體表面的三維坐標(biāo)，三維物體識(shí)別的研究中需要快速獲得大量的三維數(shù)據(jù)，這些都面臨著如何獲取三維信息數(shù)據(jù)。在生成物體三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，其浮點(diǎn)運(yùn)算量是整個(gè)計(jì)算過(guò)程中計(jì)算量最大的部分，針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理有的已經(jīng)開(kāi)始利用GPU的強(qiáng)大運(yùn)算能力，雖然性能優(yōu)良，但系統(tǒng)復(fù)雜、體積過(guò)大，不適合在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用，所以針對(duì)移相法的三維點(diǎn)云生成的特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算單元，有其特有的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于嵌入式的快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器，其組成包括：殼體，所述的殼體內(nèi)部安裝有正弦光柵結(jié)構(gòu)光生成器，所述的結(jié)構(gòu)光生成器與VGA接口連接，VGA接口與D/A芯片相連，所述的D/A芯片與FPGA連接，所述的FPGA與隨機(jī)存儲(chǔ)器、CMOS成像器件和以太網(wǎng)PHY芯片連接，以太網(wǎng)PHY與RJ45接口連接。

所述的基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器，所述的FPGA器件內(nèi)部包括D/A控制電路、數(shù)據(jù)總線、隨機(jī)存儲(chǔ)器控制器、以太網(wǎng)控制器、CMOS成像采集控制電路和浮點(diǎn)運(yùn)算單元，所述的數(shù)據(jù)總線與所述的隨機(jī)存儲(chǔ)器、D/A芯片和以太網(wǎng)PHY芯片連接。

本實(shí)用新型的有益效果：

1.?本實(shí)用新型為了能夠達(dá)到更快的采集和數(shù)據(jù)傳輸速度，采用的FPGA器件的總線直接與D/A、CMOS成像器件、以太網(wǎng)PHY和隨機(jī)存儲(chǔ)器鏈接，提高了本產(chǎn)品的反應(yīng)速度和應(yīng)變能力。

本實(shí)用新型采用具有并行運(yùn)算處理能力的嵌入式芯片F(xiàn)PGA為主控制器來(lái)提高圖像采集、數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度。

本實(shí)用新型采用了嵌入式芯片F(xiàn)PGA來(lái)完成正弦結(jié)構(gòu)光柵條紋的生成，通過(guò)VGA接口輸出，利用CMOS攝像頭直接采集圖像，每次四步相移投射出的結(jié)構(gòu)光，經(jīng)采集的后的四幅圖像在隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)，四幅圖像中的同一坐標(biāo)的四個(gè)圖像灰度值輸入到具有浮點(diǎn)運(yùn)算能力的點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成運(yùn)算單元生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)；整個(gè)點(diǎn)云生成的計(jì)算公式比較簡(jiǎn)單，各點(diǎn)運(yùn)算均用同一方式，利用在FPGA并行執(zhí)行特性，其運(yùn)算速度具有非常大的優(yōu)勢(shì)；可使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)體積小、功耗低，將光柵條紋及圖像采集系統(tǒng)結(jié)合于一體并通過(guò)以太網(wǎng)接口傳輸，還可以在硬件一級(jí)獲得系統(tǒng)設(shè)計(jì)的極大靈活性，對(duì)逆向工程的整體發(fā)展具有很大的意義。

附圖說(shuō)明：

附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本實(shí)用新型的CMOS采集接口電路原理圖。

附圖3是本實(shí)用新型的D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖。

附圖4是本實(shí)用新型的以太網(wǎng)PHY傳輸?shù)碾娐吩韴D。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器，其組成包括：殼體，所述的殼體1內(nèi)部安裝有正弦光柵結(jié)構(gòu)光生成器，所述的結(jié)構(gòu)光生成器2與VGA接口3連接，VGA接口與D/A芯片4相連，所述的D/A芯片與FPGA?5連接，所述的FPGA與隨機(jī)存儲(chǔ)器8、CMOS成像器件9和以太網(wǎng)PHY芯片6連接，以太網(wǎng)PHY與RJ45接口7連接。

實(shí)施例2：

根據(jù)實(shí)施例1所述的基于嵌入式快速點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成器，所述的FPGA器件內(nèi)部包括D/A控制電路、數(shù)據(jù)總線、隨機(jī)存儲(chǔ)器控制器、以太網(wǎng)控制器、CMOS成像采集控制電路和浮點(diǎn)運(yùn)算單元，所述的數(shù)據(jù)總線與所述的隨機(jī)存儲(chǔ)器、D/A芯片和以太網(wǎng)PHY芯片連接。

實(shí)施例3：