고효율 저전력 3D 복원 시스템 구축을 위해 본 논문에서는 2+1 위상 시프트와 상보 그레이 코드를 결합한 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 하드웨어 가속 아키텍처를 제안한다. 우선 카메라 제어 모듈을 통해 스트라이프 이미지를 수집하고 버퍼링 및 필터링 처리한다. 이후 FPGA의 병렬 연산 능력을 바탕으로 위상 포장, 위상 전개 및 3D 복원 등의 핵심 알고리즘을 하드웨어 가속 최적화한다. 마지막으로 기가비트 이더넷 송신 모듈을 이용해 3D 포인트 클라우드 데이터를 상위 컴퓨터로 전송하여 표시함으로써 완전한 3D 측정 시스템을 구축한다. 실험 결과 제안된 아키텍처는 720×540 해상도의 11장 스트라이프 이미지를 단일 세트당 8ms만에 처리하여 전통적인 CPU 플랫폼의 27ms 대비 3.3배 향상된 효율을 보였다. 또한 전체 시스템 소비 전력은 1.687W에 불과하며 절대 위상 오차는 0.0368 rad, 평균 제곱근 오차는 0.0978 mm이다. 본 시스템은 고정밀, 고효율, 저전력 요구를 충족한다.

FPGA;3D 복원;구조광;상보 그레이 코드