基于FPGA的结构光图像中心线提取

3 FPGA实现的结果

本文FPGA采用的是Altera公司Cyclone III系列的EP3C40F484C6芯片，并在Altera公司的QUARTUS II 软件平台上，利用硬件描述语言Verilog HDL 表达实现。对于一幅大小为576行、720列的结构光条纹图像，以每秒25帧的速率到达时，利用配置为2.53GHz Intel CPU 、3GB内存的通用微型计算机通过软件编程的方式实现对一帧大小为576行、720列的图像进行提取激光中心线操作，耗时71.5 毫秒。而利用以上专用硬件实现的算法经过仿真的系统最高频率达到100MHz ，高出了系统像素点时钟频率(50MHz )，处理同样的一帧图像需耗时4.1毫秒，速度提高将近20倍，且FPGA逻辑资源占用16% 。足以在视频图像输入的同时完成计算，达到了设计目的。并将系统的采集图片与处理后的图片进行比较，处理结果图6图7所示。图6a、7a为采集图像，图6b、7b为MATLAB处理结果，图6c、7c为EP3C40F484C6处理结果。





实验结果显示可以看出：在精度上FPGA相比PC端稍好，体现在线条的细节表现及线条提取的平滑度上。而且在运行速度上，FPGA提取速度明显优于PC机提取的速度。但是不足的是由于模板所取的宽度较小，所以对于一些光带宽度较大，光强横向分布不均匀的图像，正如图7所示，则该方法提取的图形精度不高，图像较为不平滑。这些也将是下一步需要研究的内容。

4 结束语

精度和速度是大数据量背景下中心线提取方法的核心指标，本文利用FPGA硬件电路的并行体系结构，将以FPGA为核心的实时处理系统应用结构光三维测量系统当中，以硬件形式实现图像光带中心线提取的算法，经过实验表明，对于这些宽度不大且分布均匀的结构光，该方法对中心线提取精确、快速。满足结构光三维测量的要求。

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