一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统及方法技术方案

本发明专利技术属于视觉重建技术领域，公开了一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统及方法，其系统包含多个并列的不同频率的相位计算模块，以及依次连接的相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块；上述的各不同频率的相位计算模块，以及相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块基于FPGA实现；其方法基于其嵌入式实现系统，实现了多个不同频率的相位计算、相位展开、相位矫正、相位匹配与三维重建完整的算法流程；该嵌入式实现系统所有的模块基于全流水线与前端并行的原则，实现了每个像素点三维数据按照系统时钟依次输出、且尽可能短的初始流水延迟；并具有低功耗、易于在产线中集成的特点。

An embedded realization system and method for the three-dimensional measurement algorithm of structured light

The invention belongs to the field of visual reconstruction technology, and discloses a system for realizing the method of embedded a structured light 3D measurement algorithm, the system includes a plurality of parallel different frequency phase calculation module, and sequentially connected phase unwrapping module, phase correction module, phase matching module and 3D reconstruction module; the frequency of the different phase the calculation module, and the phase unwrapping module, phase correction module, phase matching module and 3D reconstruction module based on FPGA implementation; the implementation method based on the embedded system, to achieve a number of different frequency phase calculation, phase unwrapping, phase correction, phase matching and 3D reconstruction of the complete algorithm process; the embedded system to achieve all of the the whole line and the front parallel module based on the principle of realization of each pixel according to the 3D data system The clock output, and the shortest possible initial flow delay, has the characteristics of low power consumption and easy integration in the line of production.

【技术实现步骤摘要】
一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统及方法
本专利技术属于视觉重建
，更具体地，涉及一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统及方法。
技术介绍
面结构光三维测量技术因其高稳定性、高精度及非接触测量的优点，被广泛应用于工业检测、逆向设计及生物医学等众多领域。结构光三维测量的大数据浮点计算一直是制约其测量效率的瓶颈。由于多频相移光栅三维测量算法固有的复杂性，在不牺牲算法精度与稳定性的前提下，其时间复杂程度难以大幅度降低。为了解决这个问题，许多研究人员尝试使用GPU来对相位移三维测量算法进行并行加速。然而GPU平台很难满足在工业应用中对计算资源、工业集成、系统功耗、在线测量和计算实时性方面的要求，因此需要一种嵌入式程度高的结构光三维测量算法实现，实现高集成度与实时计算的需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统及方法，其目的在于提高光学测量效率且解决现有光学测量方法难于集成至工业现场的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统，包含多个并列的不同频率的相位计算模块、相位展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统，其特征在于，包含多个并列的不同频率的相位计算模块、相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块；所述的多个并列的不同频率的相位计算模块、相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块基于FPGA实现；所述相位计算模块用于计算获得CCD相机采集到的图像中每个像素的相位初值与信噪比；所述相位展开模块用于对相位计算的结果进行相位展开，获取在水平上具有唯一性的绝对相位值；所述相位矫正模块用于根据标定的畸变参数对相位展开模块获得的绝对相位值进行像素坐标变换，输出矫正完毕的相位值；所述位匹配模块用于利用所述的绝对相位值来查找双目图像的对应点；将矫正...

【技术特征摘要】
1.一种结构光三维测量算法的嵌入式实现系统，其特征在于，包含多个并列的不同频率的相位计算模块、相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块；所述的多个并列的不同频率的相位计算模块、相位展开模块、相位矫正模块、相位匹配模块与三维重建模块基于FPGA实现；所述相位计算模块用于计算获得CCD相机采集到的图像中每个像素的相位初值与信噪比；所述相位展开模块用于对相位计算的结果进行相位展开，获取在水平上具有唯一性的绝对相位值；所述相位矫正模块用于根据标定的畸变参数对相位展开模块获得的绝对相位值进行像素坐标变换，输出矫正完毕的相位值；所述位匹配模块用于利用所述的绝对相位值来查找双目图像的对应点；将矫正后的双目绝对相位值进行相同行的二分法查找，找到对应最接近的位置；并利用线性差值得到其对应的亚像素位置，输出每组对应点的位置；所述三维重建模块用于利用每组对应点的位置关系，采用三角测量算法得到每个点的三维坐标；并用于利用所述的信噪比值进行有效性判决，找出信噪比值低于阈值的像素并在输出时对该像素的三维点坐标不予输出。2.如权利要求1所述的嵌入式实现系统，其特征在于，所述相位矫正模块包括依次连接的矫正地址缓存器、相对地址计算器和相位值缓存随机存储器；所述矫正地址缓存器用于缓存矫正位置矩阵；所述相位值缓存随机存储器用于存储当前及邻近位置的绝对相位值；所述相对地址计算器用于将绝对地址换算为相位值缓存随机存储器中的相对地址，将相对地址输入读端口，读取矫正后的绝对相位值并输出。3.如权利要求1或2所述的嵌入式实现系统，其特征在于，所述矫正地址缓存器采用只读存储器，其相位值缓存随机存储器采用双端读写的随机存储器。4.如权利要求2所述的嵌入式实现系统，其特征在于，所述矫正位置矩阵以查找表形式存储。5.一种结构光三维测量算法的嵌入式实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)采用COR...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中伟，詹国敏，钟凯，
申请(专利权)人：武汉惟景三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42