Sistema de reconstrucción 3D con desplazamiento de fase dos más uno basado en FPGA

TIAN Ye ,  

GAO Ze ,  

YU Xuanxuan ,  

ZHANG Lijuan ,  

LIU Yinping ,  

YAN Fei ,  

摘要

Para construir un sistema de reconstrucción 3D eficiente y de bajo consumo, este artículo propone una arquitectura de aceleración de hardware basada en FPGA que combina un desplazamiento de fase dos más uno con código Gray complementario. Primero, se capturan imágenes de franjas mediante un módulo de control de cámara, y posteriormente se almacenan en caché y filtran. Luego, aprovechando la capacidad de cómputo paralelo del FPGA, se optimizan por aceleración hardware algoritmos clave como el empaquetado de fase, el desenrollado de fase y la reconstrucción 3D. Finalmente, se utilizan módulos de envío Ethernet Gigabit para transmitir los datos de nube de puntos 3D al equipo superior para su visualización, construyendo así un sistema de medición 3D completo. Los resultados experimentales muestran que la arquitectura propuesta procesa un conjunto de 11 imágenes de franjas con resolución 720×540 en solo 8 ms, en comparación con los 27 ms en una plataforma CPU tradicional, aumentando la eficiencia 3.3 veces. Al mismo tiempo, el consumo total del sistema es solo de 1.687 W, con un error absoluto de fase de 0.0368 rad y un error cuadrático medio de 0.0978 mm. El sistema cumple con los requisitos de alta precisión, alta eficiencia y bajo consumo energético.

关键词

FPGA;reconstrucción 3D;luz estructurada;código Gray complementario

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