双目立体视觉摄像头模块开发设计

作品摘要

本作品为基于ATLYS FPGA开发平台、VmodCAM双目摄像头模块开发设计的双目立体视觉系统。VmodCAM用于采集双路的视觉信息，FPGA开发平台负责完成视觉信息的处理及图像的高速分析。采集到得左右两路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立体视觉的采集与显示，定位为立体视觉的采集与显示系统。另一方面，通过在FPGA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，也就是物体在环境中相对于双目摄像头的三维坐标。该设计方面可以应用到人机交互、机器视觉领域，作为机器对环境情况的认知设备。

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。

设计目标

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。

已实现：基于红蓝3D眼镜的立体视觉实时采集与显示；红外光点的三维空间定位。

将实现：基于偏振3D眼镜的立体视觉实时采集与显示；简单环境下的物体空间定位及环境三维重建，并开发成用于人机交互的设备。

设计总概

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。

开发工具

硬件方面：

Diglient  ATLYS  FPGA 开发板

Diglient  VmodCAM 双目摄像头模块

LCD 显示器

计算机

软件方面：

XILINX  ISE

Digilent  Adept

Processing