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双目立体视觉摄像头模块开发搭建含源代码、电图

类别:空间留言代码 日期:2017-8-30 10:32:59 人气: 来源:

  开发平台负责完成视觉信息的处理及图像的高速分析。采集到得左右两图像信息通过分析处理,便可得到二维图像上的深度信息。深度信息的体现本作品中设计了两种方式,其一为视觉信息的立体显示,经过处理生成叠加的红蓝3D图像,给人直观上的立体感受。该设计方面可以应用于片上设计的高速图像处理系统,可以根据左右图像的差距,计算出图像的深度信息,也就是物体在中相对于

  FPGA开发板在本作品中的作用主要有:①配置摄像头模块,采集摄像头数据;②将图像数据缓存在片外的DDR2中;③完成图像的分析处理;④完成图像的显示及UART数据传输。

  一方面,完成立体视觉实时采集与显示系统的设计,让人戴上3D眼镜后可以实时看到立体画面;另一方面,实现物体三维空间定位。

  将实现:基于偏振3D眼镜的立体视觉实时采集与显示;简单下的物体空间定位及三维重建,并开发成用于人机交互的设备。

  本设计为在FPGA片上完成的视频、图像采集与处理系统,完成三维图像的重建与数学建模。片上系统使用VHDL+Verilog联合开发,具有很高的数据处理速度。该设计的两个方面目前已初步实现,图像的采集、处理过程均由片上系统完成,为该设计的进一步优化打下了很好的基础。

  根据有关科学统计,人们通过视觉获得的信息量约占获得信息总量的70%。视觉信息中具有着很多有价值的信息量,但是由于视觉信息数据量大,处理过程复杂等因素,过去很长一段时间中,视觉信息处理仅处于理论研究阶段。

  过去20年间,随着IT产业的飞速前进,软硬件方面均发生的翻天覆地的变化,这让许多复杂的视觉信息的处理的过程变得越来越可实现化。

  近几年以来,视频图像处理方向上的工程应用越来越多,并已走入大多数人的生活。比如:指纹识别、Kinect体感器等等。

  然而,目前的图像处理过程的实现大多是基于软件平台的,如Intel开发的图像处理库OpenCV等。对于低速、简单的图像处理,软件尚能胜任,但高速、杂的图像处理过程用软件处理起来很难达到实时性。鉴于这方面的原因,我们决定采用FPGA的并行处理、流水线处理能力实现视觉信息的高速处理。

  通过FPGA做视觉信息处理的过程,不断探索硬件图像处理算法。同时,图像具有的很多方面特征用并行处理方式去完成将具有显著优势,这也将是未来图像处理的一个重要发展方向。

  本系统由从硬件上看由三大部分构成,分别是用于图像采集的摄像头模块、实现图像处理的FPGA开发板、进行结果显示的LCD显示器。

  (1)摄像头模块:采用Digilent公司出品的VmodCAM摄像头模块。该模块上搭载有两个Micron公司的MT9D112 CMOS图像传感器(本系统中用到一个)。该传感器最高支持1600x900分辨率,采用IIC的配置协议,并且内置PLL锁相环,能够产生严格精准相位的控制时钟,达到高速高精度的目的。

  数据处理系统:本硬件平台的数据图像处理,智能识别系统由FPGA开发板实现。本项目中使用的为Digilent公司的ATLYS FPGA 开发板。其上集成的FPGA 芯片为Xilinx 公司生产的Spartan-6 LX45。该开发板上集成有多个视频输入输出接口(HDMI),适合做视频处理。

  D_I(7:0):8-bit数据输入(data input),来自片外的摄像头模块,传输像素的值,通常两个时钟的数据(16bit)组成一个像素值;

  CLK_180:时钟信号,来自时钟模块Inst_SysCon的CAMCLK_180_O输出(应该为CLK信号的180度相差信号,用来与CLK协调完成D_I(7:0)到D_O(15:0)的,起到像素前后部分的标志位作用);

  FV_I:帧有效信号(Frame Valid),也称场同步信号,来自摄像头模块,输出一帧图像期间,电平为高,帧与帧之间时,电平拉低;(参见MT9D112_DS Page28 Figure18)

  LV_I:行有效信号(Line Valid),也称行同步信号,来自摄像头模块,输出图像的一行期间,电平为高,行与行之间时,电平拉低;(参见MT9D112_DS Page28 Figure18)

  D_O(15:0):16-bit数据输出信号(RGB565),由两个8-bit的输入数据组装得到,代表一个像素的颜色值等,输出给FBCtl图像缓存控制模块的DIA(15:0);

  DV_O:输出给FBCtl图像缓存控制模块的ENA,作为使能信号,每当一个像素的16位数值配齐时置1;

  PCLK_O:输出给FBCtl图像缓存控制模块的CLKA,来自于PCLK_I的缓冲,作为图像存储时的像素同步时钟;

  VDDEN_O:与Inst_camctlB的相同端口求与后输出到摄像头的VDDEN管脚,应该是连到摄像头,作为工作接通通电源的使能信号;

  SCL:输出到摄像头的SCLK端口(FPGACamera),作为串行接口的时钟输入;

  SDA:输出到摄像头的SDATA端口(FPGACamera),作为串行接口的信号传输。

  PC上在Processing中开发了一个3D动画界面,通过立方体模拟红外光点的三维。该程序接收从开发板经由UART协议发来的光点坐标,并将结果显示在窗口中。

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