基于fpga的三维视觉测量终端系统技术研究与应用

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870316-SZ1303048学科分类号：085207硕士学位论文基于FPGA的三维视觉测量终端系统技术研究与应用研究生姓名杨盛亚专业类别工程硕士专业领域电气工程指导教师谢捷如副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonThe3dvisionmeasur

2、ingterminalsystemandtheirApplicationsbyFPGAAThesisinElectricalEngineeringbyYangShengyaAdvisedbyPro.fXieJieruSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外

3、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2016.3.28南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着机器视觉和三维扫描技术的快速发展，市场对三维视觉测量设备的技术、性能要求越来越高，特别是在测量速度、精度及设备集成度上，都有较高的要求。针对目前三维

4、视觉测量设备大多以计算机做为图像处理中心带来的测量效率、集成度低等问题，论文提出和设计了一种基于DLP技术的小型投影模块，并以此构建了以FPGA嵌入式技术替代原有计算机功能的小型三维测量系统，主要研究内容和成果如下：（一）设计和验证了基于FPGA的三维视觉测量终端的独立工作性能，采用结构光编码技术，通过对投射器和摄像机的系统标定，实现了被测物体的单面三维数据模型的重建；（二）针对目前市场上用于三维测量的商用投影仪体积过大、投射图像畸变以及摄像机采集图像和投影仪投射图像不同步的问题，研究了一种基于DLP技

5、术的投射器，通过多层PCB硬件电路设计、图像处理可编程控制以及同步触发信号输出，实现了投射器体积小型化、图像投放的还原性以及图像投射采集的同步性；（三）为保证投射器能够脱离计算机进行独立工作，研究和应用了基于FPGA的SD卡驱2动技术，通过SPI通讯协议与IC控制命令相结合，实现了存储在SD卡中图像的投射；（四）为了实现摄像机采集数据和测量结果的显示，研究和应用了基于FPGA的AT070TN83显示模块的驱动技术，实现了三维视觉测量终端测量过程的实时显示；在上述研究成果的基础上，完成了三维视觉测量终端的

6、软硬件集成，实现了对被测物体的单面三维重建，并进行了实物测量验证，验证效果良好。关键词：三维视觉，DLP，FPGA，同步触发，结构光编码I基于FPGA的三维视觉测量终端系统技术研究与应用ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmachinevisionandthree-dimensionalscanningtechnology,themarketrequirementsonthetechnologyandperformanceofthree-dimensionalvisionm

7、easurementequipmentareincreasinglyhigh,especiallyinthespeed,accuracy,andtheintegrationlevel.Inordertoimprovetheefficiencyandintegration,thispaperproposesanddesignsamicro-three-dimensionalmeasurementsystemusinganembeddedFPGAtechnologytoreplacetheoriginalc

8、omputer.Themainresearchcontentsandresultsarelistedasfollows:（1）Todesignandverifythevalidationandperformanceofthree-dimensionalvisionmeasurementterminalbasedonFPGA,thecalibrationofcameraandprojectoriscarriedout,andthenasurf