SOPC技術(shù)在視覺測量中的應(yīng)用

　1引言

　　視覺測量技術(shù)是以機(jī)器視覺技術(shù)為基礎(chǔ)，融合電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、近景攝影測量技術(shù)、圖像處理技術(shù)為一體的測量技術(shù)，其基本任務(wù)是以測量為目的，從圖像信息出發(fā)計(jì)算三維空間中物體的幾何信息。其中，圖像處理技術(shù)是視覺測量系統(tǒng)中最重要的一部分，也是本文的研究重點(diǎn)。

　　傳統(tǒng)的視覺測量系統(tǒng)主要是在 PC機(jī)上采用軟件方式實(shí)現(xiàn)，由于其專用性不夠高，因此處理速度較慢。近年來，基于 FPGA的 SOPC技術(shù)的出現(xiàn)，使 FPGA高效的硬件并行信號處理能力和軟件控制的靈活性完美的結(jié)合到一起。在 SOPC系統(tǒng)中，對速度要求高的算法可以采用自定義硬件邏輯的方法實(shí)現(xiàn)；而用硬件難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜算法以及控制流程可以在 Nios II核中以軟件方式實(shí)現(xiàn)。因此基于 SOPC技術(shù)的系統(tǒng)具有很好的實(shí)時(shí)性、靈活性以及可擴(kuò)展性。設(shè)計(jì)者可以自由的進(jìn)行軟硬協(xié)同設(shè)計(jì)，并且可以在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段不受限制的修改設(shè)計(jì)而無需重新構(gòu)建硬件平臺。

　　本文所討論的 SOPC系統(tǒng)是大尺寸三維視覺測量系統(tǒng)的一部分，以 PCI板卡的形式內(nèi)嵌在 PC機(jī)中。在整個(gè)大尺寸三維視覺測量系統(tǒng)中，采用數(shù)字相機(jī)從不同位置拍攝多幅圖像，經(jīng)過特征點(diǎn)提取、點(diǎn)中心的二維坐標(biāo)計(jì)算、特征點(diǎn)匹配、三維拼接、面形擬合等步驟，得到被測物體的三維面形信息。點(diǎn)中心的計(jì)算精度直接影響測量精度，且其計(jì)算速度一直是系統(tǒng)的瓶頸之一。為提高處理速度和計(jì)算精度，采用 SOPC系統(tǒng)完成特征點(diǎn)提取和點(diǎn)中心計(jì)算，其結(jié)果通過 PCI總線上傳給 PC機(jī)，由其上的軟件模塊完成后續(xù)的計(jì)算和處理工作。

　　2 SOPC系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

　　本系統(tǒng)采用加拿大 SBS公司的 TSUNAMI A40系列開發(fā)板，其核心的 FPGA模塊是 Altera公司的 Stratix EP1S40芯片。