Um ein hocheffizientes und energiearmes 3D-Rekonstruktionssystem zu entwickeln, schlägt dieser Artikel eine hardwarebeschleunigte Architektur auf FPGA (Field Programmable Gate Array)-Basis vor, die eine Kombination aus binärer Zwei-plus-Eins-Phasenverschiebung und komplementärem Gray-Code verwendet. Zunächst werden Streifenbilder durch ein Kamerasteuerungsmodul erfasst, zwischengespeichert und gefiltert. Anschließend werden basierend auf der parallelen Rechenleistung des FPGA Schlüsselalgorithmen wie Phasenverpackung, Phasenauswicklung und 3D-Rekonstruktion hardwarebeschleunigt optimiert. Schließlich werden die 3D-Punktwolken-Daten über ein Gigabit-Ethernet-Sendemodul an den Host-PC zur Anzeige gesendet, wodurch ein komplettes 3D-Messsystem aufgebaut wird. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Architektur eine einzelne Gruppe von 11 Streifenbildern mit einer Auflösung von 720×540 in nur 8 ms verarbeitet, verglichen mit 27 ms auf einer herkömmlichen CPU-Plattform, was eine Effizienzsteigerung um das 3,3-fache bedeutet. Der Gesamtenergieverbrauch des Systems beträgt nur 1,687 W, der absolute Phasenfehler liegt bei 0,0368 Rad und der mittlere quadratische Fehler bei 0,0978 mm. Das System erfüllt die Anforderungen an hohe Präzision, hohe Effizienz und niedrigen Energieverbrauch.

FPGA;3D-Rekonstruktion;Strukturbeleuchtung;komplementärer Gray-Code