嵌入式480幀圖像采集及測量系統(tǒng).pdf

1、光學(xué)三維運(yùn)動捕捉系統(tǒng)在動畫、醫(yī)療、機(jī)器人、游戲開發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。為了提高光學(xué)三維動作捕捉系統(tǒng)測量結(jié)果的動態(tài)特性，設(shè)計(jì)了高幀空間坐標(biāo)測量系統(tǒng)和一種與圖像傳輸幀率同步的高速空間坐標(biāo)測量算法。
　　本文基于CMV300圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像采集，圖像分辨率為648×488，幀率最高可達(dá)480幀每秒。采用Xilinx公司的Spartan6 FPGA作為控制芯片，實(shí)現(xiàn)傳感器驅(qū)動模塊，圖像像素采集模塊，坐標(biāo)測量模塊，數(shù)據(jù)傳送模塊的時(shí)序邏輯。

2、通過對FPGA內(nèi)部DCM核、RAM核、FIFO核、TEMAC核的動態(tài)配置，簡化了系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動模塊通過SPI總線配置圖像傳感器內(nèi)部寄存器，控制傳感器工作模式為四路LVDS通道串行數(shù)據(jù)輸出，驅(qū)動傳感器輸出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。采集模塊通過移位寄存器拼接方式實(shí)現(xiàn)像素的串并轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)測量模塊包括圖像重組，二值化，邊緣坐標(biāo)提取，連通域檢測，利用嵌入式軟核MicroBlaze計(jì)算坐標(biāo)，傳送模塊采用FPGA芯片內(nèi)部TEMAC核實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能，8

3、8E111芯片實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)物理層功能。通過網(wǎng)線將圖像和測量坐標(biāo)結(jié)果數(shù)據(jù)送到PC機(jī)顯示。上位機(jī)程序采用基于MFC的C++語言編寫，利用WinPcap接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制命令的發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的接收。上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)圖像的存儲，工作狀態(tài)選擇，二值化閾值設(shè)置，圖像和測量坐標(biāo)的實(shí)時(shí)顯示和切換。
　　測試結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，圖像清晰無噪點(diǎn)，坐標(biāo)測量結(jié)果精確。系統(tǒng)幀率可達(dá)480fps，計(jì)算動態(tài)MARK標(biāo)志點(diǎn)每幀200個以上，具有很高的應(yīng)用價(jià)值