基于DLP的嵌入式結構光三維掃描系統(tǒng).pdf

1、光學三維掃描技術是集光、機、電和計算機技術于一體的智能化、可視化的高新技術，在自動化檢測、工業(yè)設計、生物醫(yī)學、虛擬現實和一些逆向工程領域被廣泛研究和應用。近些年來，三維掃描儀的熱度在不斷上升，對快速的、便攜式的三維掃描儀關注度尤為突出。
　　本文針對研究現狀，詳細介紹了結構光投影三維掃描的原理和流程，對DMD（數字微鏡器件）進行設計，作為結構光的發(fā)生裝置，并且用FPGA作為裝置的主控芯片，實現高速的DMD的控制和相機的同步采集。根

2、據設計思路，在光學平臺上搭建了三維掃描系統(tǒng)，并應用四步相移法完成三維掃描實驗。本文的具體研究工作如下:
　　(1)本文設計并實現了基于DMD的結構光發(fā)生器。本系統(tǒng)使用了TI公司的DLPDiscovery4100的開發(fā)套件，其中包括了0.7XGA2xLVDS A類DMD，Xilinx Virtex-5FPGA作為主控芯片，以及鎂光的64位SO-DIMM的DDR2 SDRAM。系統(tǒng)通過PWM調制，完成高速地DMD灰度圖顯示，可以根據使

3、用者需要生成了不同方向、不同周期的正弦條紋結構光，并可以將其清晰、快速地投影顯示。
　　(2)本文通過主控芯片FPGA同步DMD的顯示刷新和相機采集曝光，完成了高速相機對正弦條紋投影的同步觸發(fā)和采集。本系統(tǒng)中使用了JAI的RM系列的高速相機，分辨率為640×480，最高可以進行200Hz的幀率。通過對JAI相機的控制，實時完整地采集高速投影的正弦條紋灰度圖，用于后續(xù)的三維掃描實驗。
　　(3)本文結合結構光投影三維掃描的原理

4、，根據本文的硬件設計，在光學平臺上搭建三維掃描系統(tǒng)，完成基于傳統(tǒng)的四步相移法三維結構光掃描。系統(tǒng)根據使用者需求投影指定方向、指定周期的正弦條紋結構光，同步采集圖像，然后通過軟件設計完成對采集圖像的預處理、相位解調、相位展開、相位一高度映射還原得到三維的深度信息并建模。
　　本文設計的系統(tǒng)，可以完成最高每秒464.8幀不同方向、不同周期的正弦條紋結構光顯示，并且完成了每秒194幀的相機觸發(fā)采集，最終獲得清晰、深度信息豐富的三維掃描的