三维图像处理系统组成及实现方案.doc
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1、三维图像处理系统组成及实现方案三维图像信息处理一直是图像视频处理领域的热点和难点,目前国内外成熟的三维信息处理系统不多,已有的系统主要依赖高性能通用PC完成图像采集、预处理、重建、构型等囊括底层和高层的处理工作。三维图像处理数据量特别大、运算复杂,单纯依靠通用PC很难达到实时性要求,不能满足现行高速三维图像处理应用。本系统中,采用FPGA实现底层的信号预处理算法,其处理数据量很大,处理速度高,但算法结构相对比较简单,可同时兼顾速度和灵活性。高层处理算法数据量较少、算法结构复杂,可采用运算速度快、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP实现1,4。1 三维图像处理系统组成1.1 硬件系统构成该系统由五
2、个模块组成,如图1所示。系统信息处理流程见图2所示。CCD摄像机采集的多路模拟视频信号经MAX440按需要选定后,送入模数视频转换器SAA7111A将摄像机输出的模拟全电视信号CVBS转换成数字视频信号;之后视频信号流入图像预处理器Spartan XC3S400,经过提取中心颜色线、提取激光标志线和物体轮廓线的预处理后,配送到两片TS201进行定标参数计算、坐标计算、三维重建、数据融合以及三维构型的核心运算;最后将DXF文件数据经由PCI接口传送到PC,完成三维图像变换和显示等最终处理;整个系统的逻辑连接和控制以及部分数据交换由另一片FPGA来完成1。在体系结构设计上,FPGA处理器采用SIM
3、D结构,在一个控制单元产生的控制信号下,数据通路中的三个算法并行运行。由于该系统要求处理速度较高,因而在数据通路中采用了流水线技术以提高速度。此外,本系统中为图像存储采用了许多大容量高速FIFO,以达到减少地址线,简化控制的目的。1.2 处理器芯片为满足系统大数据量快速处理的要求,三款核心芯片均为最新高性能产品,其硬件方面的特点给系统设计带来极大的方便,其优异的运算性能可确保系统的快速实时性。FPGA芯片采用Xilinx公司近期推出的采用90nm工艺的Spartan3系列的XC3S400,该系列芯片是目前为止工艺最先进、价格较低、单位成本内I/O管脚最多的平台级可编程逻辑器件。XC3S400芯
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