SOPC技術在視覺測量中的應用

　1引言

　　視覺測量技術是以機器視覺技術為基礎，融合電子技術、計算機技術、近景攝影測量技術、圖像處理技術為一體的測量技術，其基本任務是以測量為目的，從圖像信息出發計算三維空間中物體的幾何信息。其中，圖像處理技術是視覺測量系統中最重要的一部分，也是本文的研究重點。

　　傳統的視覺測量系統主要是在 PC機上采用軟件方式實現，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現；而用硬件難以實現的復雜算法以及控制流程可以在 Nios II核中以軟件方式實現。因此基于 SOPC技術的系統具有很好的實時性、靈活性以及可擴展性。設計者可以自由的進行軟硬協同設計，并且可以在設計的各個階段不受限制的修改設計而無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測量系統的一部分，以 PCI板卡的形式內嵌在 PC機中。在整個大尺寸三維視覺測量系統中，采用數字相機從不同位置拍攝多幅圖像，經過特征點提取、點中心的二維坐標計算、特征點匹配、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系統完成特征點提取和點中心計算，其結果通過 PCI總線上傳給 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系列開發板，其核心的 FPGA模塊是 Altera公司的 Stratix EP1S40芯片。