基于嵌入式快速点云数据生成器的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种基于嵌入式快速点云数据生成器。
[0003]【背景技术】:
[0004]高性能浮点运算单元是现代数字信号处理器中的重要部件，是完成高性能实时数字信号处理和图像处理的关键所在，它的性能优劣直接影响到嵌入式的浮点处理能力。不断提高的高性能运算需求使得高性能浮点运算单元的设计和实现仍然是当前的热门话题。
[0005]随着技术的进步，尤其是电子技术和计算机技术的迅猛发展，“数字化生存〃已经不仅仅是一句口号，而是正在变为现实。人们经常需要迅速地获得物体表面的立体信息，将其转变成计算机能直接处理的数据。工业界要求能快速地测量物体表面的三维坐标，三维物体识别的研宄中需要快速获得大量的三维数据，这些都面临着如何获取三维信息数据。在生成物体三维点云数据时，其浮点运算量是整个计算过程中计算量最大的部分，针对点云数据的处理有的已经开始利用GPU的强大运算能力，虽然性能优良，但系统复杂、体积过大，不适合在嵌入式系统中应用，所以针对移相法的三维点云生成的特点，在嵌入式系统中实现浮点运算单元，有其特有的优势。
[0006]
【发明内容】
:
[0007]本实用新型的目的是提供一种基于嵌入式的快速点云数据生成器。
[0008]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0009]一种基于嵌入式快速点云数据生成器，其组成包括:壳体，所述的壳体内部安装有正弦光栅结构光生成器，所述的结构光生成器与VGA接口连接，VGA接口与D/A芯片相连，所述的D/A芯片与FPGA连接，所述的FPGA与随机存储器、CMOS成像器件和以太网PHY芯片连接，以太网PHY与RJ45接口连接。
[0010]所述的基于嵌入式快速点云数据生成器，所述的FPGA器件内部包括D/A控制电路、数据总线、随机存储器控制器、以太网控制器、CMOS成像采集控制电路和浮点运算单元，所述的数据总线与所述的随机存储器、D/A芯片和以太网PHY芯片连接。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012]1.本实用新型为了能够达到更快的采集和数据传输速度，采用的FPGA器件的总线直接与D/A、CMOS成像器件、以太网PHY和随机存储器链接，提高了本产品的反应速度和应变能力。
[0013]本实用新型采用具有并行运算处理能力的嵌入式芯片FPGA为主控制器来提高图像采集、数据传输和运算速度。
[0014]本实用新型采用了嵌入式芯片FPGA来完成正弦结构光栅条纹的生成，通过VGA接口输出，利用CMOS摄像头直接采集图像，每次四步相移投射出的结构光，经采集的后的四幅图像在随机存储器内存储，四幅图像中的同一坐标的四个图像灰度值输入到具有浮点运算能力的点云数据生成运算单元生成点云数据；整个点云生成的计算公式比较简单，各点运算均用同一方式，利用在FPGA并行执行特性，其运算速度具有非常大的优势；可使整个测量系统体积小、功耗低，将光栅条纹及图像采集系统结合于一体并通过以太网接口传输，还可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性，对逆向工程的整体发展具有很大的意义。
[0015]【附图说明】:
[0016]附图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]附图2是本实用新型的CMOS采集接口电路原理图。
[0018]附图3是本实用新型的D/A转换电路原理图。
[0019]附图4是本实用新型的以太网PHY传输的电路原理图。
[0020]【具体实施方式】:
[0021]实施例1:
[0022]一种基于嵌入式快速点云数据生成器，其组成包括:壳体，所述的壳体I内部安装有正弦光栅结构光生成器，所述的结构光生成器2与VGA接口 3连接，VGA接口与D/A芯片
4相连，所述的D/A芯片与FPGA 5连接，所述的FPGA与随机存储器8、CMOS成像器件9和以太网PHY芯片6连接，以太网PHY与RJ45接口 7连接。
[0023]实施例2:
[0024]根据实施例1所述的基于嵌入式快速点云数据生成器，所述的FPGA器件内部包括D/A控制电路、数据总线、随机存储器控制器、以太网控制器、CMOS成像采集控制电路和浮点运算单元，所述的数据总线与所述的随机存储器、D/A芯片和以太网PHY芯片连接。
[0025]实施例3:
[0026]根据实施例1或2所述的基于嵌入式快速点云数据生成器，所述的基于嵌入式快速点云数据生成器，以嵌入式芯片FPGA为实现基础，使用Wallace树型结构的浮点运算单元，完成对三维测量中的数据进行快速处理生成点云数据；所述的浮点乘法单元由以下几部分组成:
[0027](I)整数减法模块，进行初始图像灰度值相减。
[0028]整数转换浮点模块。
[0029]浮点除法模块，应用Newton-Raphson迭代算法完成除法运算，迭代部分使用Wal Iace树形结构的浮点乘法器。
[0030]反正切浮点运算单位，以级数展开方式完成反正器运算，得出相位值，即为点云数据。
【主权项】
1.一种基于嵌入式快速点云数据生成器，其组成包括:壳体，其特征是:所述的壳体内部安装有正弦光栅结构光生成器，所述的结构光生成器与VGA接口连接，VGA接口与D/A芯片相连，所述的D/A芯片与FPGA连接，所述的FPGA与随机存储器、CMOS成像器件和以太网PHY芯片连接，以太网PHY与RJ45接口连接。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式快速点云数据生成器，其特征是:所述的FPGA器件内部包括D/A控制电路、数据总线、随机存储器控制器、以太网控制器、CMOS成像采集控制电路和浮点运算单元，所述的数据总线与所述的随机存储器、D/A芯片和以太网PHY芯片连接。
【专利摘要】一种基于嵌入式快速点云数据生成器。国内没有针对应用正弦光栅投影三维测量中快速生成点云而研制专用的点云数据生成芯片的公司，应用当今的嵌入式技术，在新的技术平台上设计基于嵌入式快速点云数据生成器，是对原有的实现方法是一个有益的补充。一种基于嵌入式快速点云数据生成器，其组成包括：壳体，壳体（1）内部安装有正弦光栅结构光生成器，结构光生成器（2）与VGA接口（3）连接，VGA接口与D/A芯片（4）相连，所述的D/A芯片与FPGA（5）连接，FPGA与随机存储器（8）、CMOS成像器件（9）和以太网PHY芯片（6）连接，以太网PHY与RJ45接口（7）连接。本实用新型用于基于嵌入式快速点云数据生成器。
【IPC分类】G06T1/20, H04N5/225
【公开号】CN204631945
【申请号】CN201520387605
【发明人】石磊, 王刚, 孙凯明, 甄海涛, 朱明清, 宋昌江, 陈庆文, 聂洪淼, 张宇
【申请人】黑龙江省科学院自动化研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日