SOPC技術(shù)在視覺(jué)測量中的應用

　1引言

　　視覺(jué)測量技術(shù)是以機器視覺(jué)技術(shù)為基礎，融合電子技術(shù)、計算機技術(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(jué)測量系統中最重要的一部分，也是本文的研究重點(diǎn)。

　　傳統的視覺(jué)測量系統主要是在 PC機上采用軟件方式實(shí)現，由于其專(zhuān)用性不夠高，因此處理速度較慢。近年來(lái)，基于 FPGA的 SOPC技術(shù)的出現，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合到一起。在 SOPC系統中，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；而用硬件難以實(shí)現的復雜算法以及控制流程可以在 Nios II核中以軟件方式實(shí)現。因此基于 SOPC技術(shù)的系統具有很好的實(shí)時(shí)性、靈活性以及可擴展性。設計者可以自由的進(jìn)行軟硬協(xié)同設計，并且可以在設計的各個(gè)階段不受限制的修改設計而無(wú)需重新構建硬件平臺。

　　本文所討論的 SOPC系統是大尺寸三維視覺(jué)測量系統的一部分，以 PCI板卡的形式內嵌在 PC機中。在整個(gè)大尺寸三維視覺(jué)測量系統中，采用數字相機從不同位置拍攝多幅圖像，經(jīng)過(guò)特征點(diǎn)提取、點(diǎn)中心的二維坐標計算、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)中心的計算精度直接影響測量精度，且其計算速度一直是系統的瓶頸之一。為提高處理速度和計算精度，采用 SOPC系統完成特征點(diǎn)提取和點(diǎn)中心計算，其結果通過(guò) PCI總線(xiàn)上傳給 PC機，由其上的軟件模塊完成后續的計算和處理工作。

　　2 SOPC系統的總體設計方案

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