一种3d相机单像素采集系统的硬件结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及3D相机【技术领域】，尤其是一种3D相机单像素采集系统的硬件结构。它包括用于对3D相机的脉冲激光器和DMD进行同步时序控制的FPGA主控模块、用于进行数据采样的数模转换器和用于将光信号转化为电信号的光电探测器；光电探测器通过前置调整电路与数模转换器连接，数模转换器与FPGA主控模块连接；FPGA主控模块还通过PCIE接口连接有上位机。本实用新型通过对硬件结构的设置利于采集系统采用脉冲式采样模式，极大地降低了数据量和传输成本；而由于采用FMC标准接口的核心器件，在一定程度上降低了系统成本；通过上位机可以实现随时根据要求对FPGA主控模块重新编程，从而实现不同的应用，灵活性很大；其结构简单，具有很强的实用性。
【专利说明】一种3D相机单像素采集系统的硬件结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及3D相机【技术领域】，尤其是一种3D相机单像素采集系统的硬件结构。
【背景技术】
[0002]传统成像系统采集的数据经过压缩后，只保留了部分有效信息，这对造成采集、存储资源和传输成本等方面的浪费；对此，业界将压缩感知理论应用于成像系统，提出了单像素相机，其利用数字微镜阵列(Digital Micro mirror Device, DMD)对光学图像进行线性采样，通过单个探测器元件测量采样值，之后利用重构算法构出目标图像，从而实现单像素成像。
[0003]而随着3D单像素相机的不断发展，传统的成像采集系统并不适用于3D相机，尤其是在3D相机在光源较强的条件下使用。因此，有必要提供一种高速的单像素采集系统作为3D单像素相机的探测器，以提高成像采集速度，进而提高成像速度。
实用新型内容
[0004]针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种被应用于3D单像素相机的接收端、结构简单、易实现、成本低、灵活性高的3D相机单像素采集系统的硬件结构。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种3D相机单像素采集系统的硬件结构，它包括用于对3D相机的脉冲激光器和DMD进行同步时序控制的FPGA主控模块、用于进行数据采样的数模转换器和用于将光信号转化为电信号的光电探测器；
[0007]所述光电探测器通过前置调整电路与数模转换器连接，所述数模转换器与FPGA主控模块连接；
[0008]所述FPGA主控模块还通过PCIE接口连接有上位机。
[0009]优选地，所述前置调整电路为放大电路或衰减电路。
[0010]优选地，所述FPGA主控模块为XC6VLX240T型可编程门阵列芯片。
[0011]优选地，所述数模转换器为FMC126型芯片。
[0012]由于采用了上述方案，本实用新型通过对硬件结构的设置利于采集系统采用脉冲式采样模式，极大地降低了数据量和传输成本；而由于采用FMC标准接口的核心器件，在一定程度上降低了系统成本；通过上位机可以实现随时根据要求对FPGA主控模块重新编程，从而实现不同的应用，灵活性很大；其结构简单，具有很强的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例的系统结构图；
[0014]图2是本实用新型实施例应用在3D单像素相机中的系统结构图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0016]如图1和图2所示，本实施例的3D相机单像素采集系统的硬件结构，它包括:
[0017]FPGA主控模块1，即基于现场可编程门阵列，用于对3D单像素相机的脉冲激光器和DMD进行同步精确时序控制，同时实现对数模转换器2的控制及数据的处理和传输；
[0018]数模转换器2，用于进行数据采样并向FPGA主控模块I输出采样数据；
[0019]光电探测器3，用于将光信号转化为电信号，以最大程度上响应光强的变化；
[0020]前置调整电路4:用于把光电探测器3的输出控制在数模转换器2的接收范围内；
[0021]其中，光电探测器3通过前置调整电路4与数模转换器2连接，数模转换器2则与FPGA主控模块I连接；同时，为便于利用外部工具对FPGA主控模块I进行调整，FPGA主控模块I还通过PCIE接口 5连接有上位机6。
[0022]进一步地，本实施例的前置调整电路4采用放大电路或衰减电路。
[0023]进一步地，本实施例的FPGA主控模块I采用XC6VLX240T型可编程门阵列芯片。
[0024]进一步地，本实施例的数模转换器2采用FMC126型芯片。
[0025]由此，由于数模转换器2采用FMC126型芯片、FPGA主控模块I采用XC6VLX240T型可编程门阵列芯片则可使FPGA主控模块I和数模转换器2具有FMC标准接口，有利于实现高速A/D转换，并提高数据的采集效率。
[0026]为说明本实施例的采集系统的硬件结构，如图2所示，并结合图1，现有技术中的3D单像素相机系统的工作原理一般为相机的脉冲激光器发出的脉冲光在目标物体上反射后，使用透镜把物体的像达到相机内的DMD上，由DMD对图像进行调制，而本实施例的采集系统则负责收集经过DMD调制的图像的总光强，并且利用FPGA主控模块I来分辨出其时间上的差别以测量出脉冲光飞行时间的差别，进而得到纵向分辨率，同时，利用FPGA主控模块I控制DMD和脉冲激光器同步工作以保证整个相机系统的稳定有效运行。另外，通过本实施例的采集系统的硬件构成，可使得采集系统能够采用脉冲采样模式，通过FPGA主控模块I精确的控制脉冲激光器、DMD和数模转换器之间的时序，使得系统每次测量时只采集有用的脉冲光。
[0027]通过图2可知，本实施例的采集系统的硬件结构应用于3D单像素相机的接收端，而且如上所述，硬件结构的设置也利于采集系统采用脉冲式采样模式，极大地降低了数据量和传输成本；而其采用了 FMC标准接口的核心器件，简化了采集系统的实现，在一定程度上降低了系统成本；通过上位机6可以实现随时根据要求对FPGA主控模块I重新编程，从而实现不同的应用，灵活性很大。
[0028]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种3D相机单像素采集系统的硬件结构，其特征在于:它包括用于对3D相机的脉冲激光器和DMD进行同步时序控制的FPGA主控模块、用于进行数据采样的数模转换器和用于将光信号转化为电信号的光电探测器； 所述光电探测器通过前置调整电路与数模转换器连接，所述数模转换器与FPGA主控模块连接； 所述FPGA主控模块还通过PCIE接口连接有上位机。
2.如权利要求1所述的一种3D相机单像素采集系统的硬件结构，其特征在于:所述前置调整电路为放大电路或衰减电路。
3.如权利要求1或2所述的一种3D相机单像素采集系统的硬件结构，其特征在于:所述FPGA主控模块为XC6VLX240T型可编程门阵列芯片。
4.如权利要求3所述的一种3D相机单像素采集系统的硬件结构，其特征在于:所述数模转换器为FMC126型芯片。
【文档编号】H04N5/232GK204046746SQ201420384534
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月12日 优先权日:2014年7月12日
【发明者】赵荣昌 申请人:中南大学