基于嵌入式快速點云數據生成器的制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
[0002]本實用新型涉及一種基于嵌入式快速點云數據生成器。
[0003]【背景技術】:
[0004]高性能浮點運算單元是現代數字信號處理器中的重要部件，是完成高性能實時數字信號處理和圖像處理的關鍵所在，它的性能優劣直接影響到嵌入式的浮點處理能力。不斷提高的高性能運算需求使得高性能浮點運算單元的設計和實現仍然是當前的熱門話題。
[0005]隨著技術的進步，尤其是電子技術和計算機技術的迅猛發展，“數字化生存〃已經不僅僅是一句口號，而是正在變為現實。人們經常需要迅速地獲得物體表面的立體信息，將其轉變成計算機能直接處理的數據。工業界要求能快速地測量物體表面的三維坐標，三維物體識別的研宄中需要快速獲得大量的三維數據，這些都面臨著如何獲取三維信息數據。在生成物體三維點云數據時，其浮點運算量是整個計算過程中計算量最大的部分，針對點云數據的處理有的已經開始利用GPU的強大運算能力，雖然性能優良，但系統復雜、體積過大，不適合在嵌入式系統中應用，所以針對移相法的三維點云生成的特點，在嵌入式系統中實現浮點運算單元，有其特有的優勢。
[0006]
【發明內容】
:
[0007]本實用新型的目的是提供一種基于嵌入式的快速點云數據生成器。
[0008]上述的目的通過以下的技術方案實現:
[0009]一種基于嵌入式快速點云數據生成器，其組成包括:殼體，所述的殼體內部安裝有正弦光柵結構光生成器，所述的結構光生成器與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與隨機存儲器、CMOS成像器件和以太網PHY芯片連接，以太網PHY與RJ45接口連接。
[0010]所述的基于嵌入式快速點云數據生成器，所述的FPGA器件內部包括D/A控制電路、數據總線、隨機存儲器控制器、以太網控制器、CMOS成像采集控制電路和浮點運算單元，所述的數據總線與所述的隨機存儲器、D/A芯片和以太網PHY芯片連接。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]1.本實用新型為了能夠達到更快的采集和數據傳輸速度，采用的FPGA器件的總線直接與D/A、CMOS成像器件、以太網PHY和隨機存儲器鏈接，提高了本產品的反應速度和應變能力。
[0013]本實用新型采用具有并行運算處理能力的嵌入式芯片FPGA為主控制器來提高圖像采集、數據傳輸和運算速度。
[0014]本實用新型采用了嵌入式芯片FPGA來完成正弦結構光柵條紋的生成，通過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構光，經采集的后的四幅圖像在隨機存儲器內存儲，四幅圖像中的同一坐標的四個圖像灰度值輸入到具有浮點運算能力的點云數據生成運算單元生成點云數據；整個點云生成的計算公式比較簡單，各點運算均用同一方式，利用在FPGA并行執行特性，其運算速度具有非常大的優勢；可使整個測量系統體積小、功耗低，將光柵條紋及圖像采集系統結合于一體并通過以太網接口傳輸，還可以在硬件一級獲得系統設計的極大靈活性，對逆向工程的整體發展具有很大的意義。
[0015]【附圖說明】:
[0016]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0017]附圖2是本實用新型的CMOS采集接口電路原理圖。
[0018]附圖3是本實用新型的D/A轉換電路原理圖。
[0019]附圖4是本實用新型的以太網PHY傳輸的電路原理圖。
[0020]【具體實施方式】:
[0021]實施例1:
[0022]一種基于嵌入式快速點云數據生成器，其組成包括:殼體，所述的殼體I內部安裝有正弦光柵結構光生成器，所述的結構光生成器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與隨機存儲器8、CMOS成像器件9和以太網PHY芯片6連接，以太網PHY與RJ45接口 7連接。
[0023]實施例2:
[0024]根據實施例1所述的基于嵌入式快速點云數據生成器，所述的FPGA器件內部包括D/A控制電路、數據總線、隨機存儲器控制器、以太網控制器、CMOS成像采集控制電路和浮點運算單元，所述的數據總線與所述的隨機存儲器、D/A芯片和以太網PHY芯片連接。
[0025]實施例3:
[0026]根據實施例1或2所述的基于嵌入式快速點云數據生成器，所述的基于嵌入式快速點云數據生成器，以嵌入式芯片FPGA為實現基礎，使用Wallace樹型結構的浮點運算單元，完成對三維測量中的數據進行快速處理生成點云數據；所述的浮點乘法單元由以下幾部分組成:
[0027](I)整數減法模塊，進行初始圖像灰度值相減。
[0028]整數轉換浮點模塊。
[0029]浮點除法模塊，應用Newton-Raphson迭代算法完成除法運算，迭代部分使用Wal Iace樹形結構的浮點乘法器。
[0030]反正切浮點運算單位，以級數展開方式完成反正器運算，得出相位值，即為點云數據。
【主權項】
1.一種基于嵌入式快速點云數據生成器，其組成包括:殼體，其特征是:所述的殼體內部安裝有正弦光柵結構光生成器，所述的結構光生成器與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與隨機存儲器、CMOS成像器件和以太網PHY芯片連接，以太網PHY與RJ45接口連接。2.根據權利要求1所述的基于嵌入式快速點云數據生成器，其特征是:所述的FPGA器件內部包括D/A控制電路、數據總線、隨機存儲器控制器、以太網控制器、CMOS成像采集控制電路和浮點運算單元，所述的數據總線與所述的隨機存儲器、D/A芯片和以太網PHY芯片連接。
【專利摘要】一種基于嵌入式快速點云數據生成器。國內沒有針對應用正弦光柵投影三維測量中快速生成點云而研制專用的點云數據生成芯片的公司，應用當今的嵌入式技術，在新的技術平臺上設計基于嵌入式快速點云數據生成器，是對原有的實現方法是一個有益的補充。一種基于嵌入式快速點云數據生成器，其組成包括：殼體，殼體（1）內部安裝有正弦光柵結構光生成器，結構光生成器（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，FPGA與隨機存儲器（8）、CMOS成像器件（9）和以太網PHY芯片（6）連接，以太網PHY與RJ45接口（7）連接。本實用新型用于基于嵌入式快速點云數據生成器。
【IPC分類】G06T1/20, H04N5/225
【公開號】CN204631945
【申請號】CN201520387605
【發明人】石磊, 王剛, 孫凱明, 甄海濤, 朱明清, 宋昌江, 陳慶文, 聶洪淼, 張宇
【申請人】黑龍江省科學院自動化研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月8日