Для построения высокоэффективной и энергоэффективной системы трехмерного восстановления в данной статье предложена аппаратная ускоренная архитектура на базе программируемой логической матрицы (FPGA), сочетающая двухплюсодин фазовое смещение и дополнительное кодирование Грея. Сначала модуль управления камерой захватывает полосатые изображения, которые затем кэшируются и фильтруются. Далее, опираясь на возможности параллельных вычислений FPGA, ключевые алгоритмы — упаковка фазы, развёртка фазы и трехмерное восстановление — оптимизируются аппаратно для ускорения. Наконец, модуль передачи гигабитного Ethernet отправляет трехмерные облачные данные на верхний компьютер для отображения, формируя тем самым полноценную систему трехмерного измерения. Экспериментальные результаты показывают, что предложенная архитектура обрабатывает один набор из 11 полосатых изображений с разрешением 720×540 всего за 8 мс, что в 3.3 раза быстрее традиционной платформы CPU с временем 27 мс. Общая потребляемая мощность системы составляет всего 1.687 Вт, абсолютная ошибка фазы — 0.0368 рад, среднеквадратичная ошибка — 0.0978 мм. Система удовлетворяет требованиям высокой точности, высокой эффективности и низкого энергопотребления.

FPGA;трехмерное восстановление;структурированное освещение;дополнительный код Грея