مشكلة مع المعدات الموجودة لالتقاط 3D ضخمة، تكلفة باهظة الثمن وسرعة عالية في المعالجة المتوازية القدرة على استخدام FPGA وصورة الاستشعار، استشعار مصغرة مصممة جزءا لا يتجزأ من صورة 3D. عن طريق وضع التزامن FPGA، مزدوج البيانات التقاط الصور من صورة الاستشعار CMOS، بعد نقلها إلى الصحافة مخبأ SDRAM خط binning اليسار واليمين مجسمة تخزين الصور
بالعين المجردة تكنولوجيا 3D هي مجالات التنمية الرئيسية "،" ثلاثة عشر الخمسة "استراتيجية خطة تنمية الصناعة الوطنية الناشئة"، مشيرا إلى أن الخطة تشير إلى تسريع الواقع الافتراضي، الواقع المعزز، والتصوير المجسم، والعين المجردة عرض الرسومات ثلاثية الأبعاد (بالعين المجردة 3D) وغيرها من الابتكارات التقنية الأساسية تقرير لتطوير . فيلم اطلاق النار 3D كاميرا ضخمة ومعقدة ومكلفة، وليس مناسبة لتطبيقات نظام مضمن، مقيدة بشدة تطبيقات الصناعية بالعين المجردة تكنولوجيا 3D. والمنتجات المحمولة، وحدة المعالجة المركزية لايوجد التلفزيون واجهات اكتساب متزامن وقدرات صورة 3D، يمكن استشعار 3D صورة بالتالي استخدام الأجهزة CPLD أو FPGA إلى سرعة عالية البيانات المعالجة المتوازية صورة .
وفقا لمبدأ البيولوجية الالكترونية العين البشرية لتصميم صورة 3D جزءا لا يتجزأ من أجهزة الاستشعار مصغرة، طرق البحث المنطق الأجهزة لتنفيذ عملية الاستحواذ الصور، ونقل وتخزين وعرض وسائل 3D لتقديم 3D بيانات الصورة المكتسبة الفن المحمولة، ويسعى لمعالجة بالعين المجردة 3D تواجه منتجات تكنولوجيا الاختناقات التقنية.
01 تصميم نظام
مبدأ الرؤية ستيريو، يجب أن تكون متزامنة الحصول على الصور 3D وضوح الصورة لتلبية متطلبات محور تلتقي التفاوت مطابقة البصرية.
ويتألف نظام التكوين صورة 3D استشعار نوع CMOS أجهزة استشعار الصورة واثنين من بيانات الصورة عازلة SDRAM، من أجل مزامنة استشعار التكوين اثنين من الصورة وجمع، فقط استخدام FPGA (أو CPLD) الرقاقة، سيطرة المنطق.
هيكل النظام العام هو مبين في الشكل 1، مزدوج CMOS + FPGA + SDRAM مكرر تكوين الأجهزة. FPGA اختيار الشريحة الرئيسية EP3C25Q240C8N ألتيرا، استشعار دقة وضوح الصورة لتلبية متطلبات، CMOS الاستشعار صورة 500 مليون بكسل OV5640، FPGA OV5640 الحصول على بيانات الصورة التي تم جمعها وتخزينها مؤقتا في SDRAM، يجب أن قدرتها على تلبية متطلبات تخزين البيانات صورة عالية الوضوح. اكتسب تصوير الصور والفيديو طريقة التسجيل توجيه فكر مستشعر صورة بيانات الصورة 3D بشكل متزامن يتم الجمع بين OV5640 صفين من بكسل وفقا للاليسار واليمين ستيريو نصف العرض أو تنسيق تخزين صورة العرض الكامل لبطاقة SD. باستخدام العين المجردة جهاز LCD 3D كما رصد في الوقت الحقيقي، والسيطرة على بكسل صورة عن FPGA منطق إعادة التشكيل، ومن ثم إدخالها للعين المجردة شاشة 3D.
منذ وحدة المعالجة المركزية ليست التكوين FPGA، ولكن يمكن تخصيصها لتحقيق جهاز دائرة منطق معقد، مطلوب جهاز لتصميم التحكم المنطقي توصيل وحدة. المتطلبات الوظيفية للجهاز استشعار صورة 3D، وفقا لتدفق بيانات الصورة، والمنطق الداخلي لتصميم FPGA يجب أن تتضمن وحدة الحصول على الصور، SDRAM وحدة التحكم العازلة، بطاقة SD وحدة التخزين، وعرض LCD بالعين المجردة 3D وحدة التحكم وحدة التحكم النظام.
OV5640 مدار الساعة العملية 24 ميغاهرتز، FPGA الخارجية على مدار الساعة هي 50 ميغاهرتز، ساعة عملية SDRAM 100 ميغاهرتز، LCD تعمل على مدار الساعة 25 ميغاهيرتز، يطلب من وحدة التحكم النظام لإيجاد حل لمشكلة نقل البيانات عبر المجالات على مدار الساعة. FPGA تصميم المنطق الداخلي هو مبين في الشكل 2.
02 صورة طريقة الحصول على البيانات والتخزين المؤقت
عندما 3D التصوير، وأجهزة الاستشعار صورة غير صالح إذا التزامن، وهما جسم متحرك سيكون المصورة الفارق الزمني التعرض، ويترك عواقب وغير متزامنة صور العين اليمنى، بحيث تكون النتيجة لا يمكن أن تشكل فشلا العرض البصري 3D. وهكذا فإن صورة الاستشعار مستوى بكسل 3D يجب أن تضمن الأجهزة تحكم منطق المزامنة باستخدام FPGA لإكمال تكوين صورة استشعار اكتساب تزامن دقيق والتزامن.
مزامنة جهاز استشعار الصورة وتكوين 2.1 الحصول على البيانات
من SCCB (كاميرا مراقبة الناقل التسلسلي) من السجل العمل يتم ترتيب OV5640 ، هنا، يتم تعيين بيانات الصورة من الناتج استشعار الصورة لRGB565، ثم وفقا لقرار من الصورة مراقبة الجهاز 1024 768 و 800 600، و ومن المقرر اليسار واليمين العين الاستشعار دقة الصورة إلى 512 768 و 400 600 وفقا لمبدأ العرض النصف، ومعدل الإطار هو 30 و / ثانية، وذلك للتحقق من خوارزمية منطق FPGA صحيحة.
OV5640 بعد تهيئة كاملة، وصورة الاستشعار بدء العمل، مجموعة معدل الإطار من قبل بيانات الناتج صورة من واجهة البيانات. FPGA في PCLK (ساعة بكسل)، تحت سيطرة HREF (أفقيا إشارة التزامن) وVSYNC (الرأسي إشارة مزامنة) يبدأ في بيانات الصورة اكتساب OV5640 البيانات والمنطق تصميم خوارزمية حصلت اثنين المجاورة يتم تحويل البيانات بايت 16 بت إلى بيانات الصورة. خط إشارة tapII باستخدام إشارة مجال التقاط خط وإشارة البيانات توقيت الموجي هو مبين في الشكل (3)، عندما حافة ارتفاع PCLK في مجال خط إشارة الكشف، HREF وVSYNC هو في مستوى منخفض إلى مستوى عال من يمثله بيانات الصورة المكتسبة عند عندما نقلت إشارة VSYNC من ارتفاع مستوى منخفض مما يدل على بداية بيانات الصورة المكتسبة الجديدة. 3 الطول الموجي لوحظ ينظر، صورة الاستشعار منطق الحصول على البيانات خوارزمية مصممة بشكل صحيح.
المخزن المؤقت للبيانات 2.2 صورة
حل مشكلة نقل البيانات عبر المجالات على مدار الساعة، وبناء FPGA wr_FIFO rd_FIFO توصيل OV5640 وSDRAM، wr_FIFO لاستقبال الحصول على البيانات صورة OV5640، rd_FIFO للتخفيف إخراج البيانات إلى صورة LCD. عند تلقي wr_FIFO wr_req (طلب كتابة البيانات)، OV5640 جمع البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت لwr_FIFO، rd_FIFO عند تلقي rd_req (قراءة البيانات الطلب)، rd_FIFO البيانات مخزنة هو الإخراج إلى الشاشة LCD.
منذ القدرة 3D البيانات صورة الفيديو، وارتفاع معدل نقل، ومتطلبات التزامن على مستوى بكسل، وذلك لضمان معالجة فعالة للبيانات، والسيطرة SDRAM تصميم وحدة، واستخدام الأسلوب في دوران SDRAM مشاركة الوقت . عندما العملية SDRAM الكتابة، كتابة البيانات لأول مرة في البنوك BANK0، بعد أن كتب إطار واحد من بيانات الصورة، BANK3، تحولت، SDRAM مع نفس المنطق عند عملية قراءة، والتحول BANK. وفقا لمنطق أعلاه، فإن هذه الطريقة في دوران مغلفة في SDRAM SDRAM تحكم الخوارزمية، بحيث بيانات الصورة المخزنة مؤقتا في SDRAM أكثر تنظيما وكفاءة. تدفق الأيسر عملية التخزين المؤقت البيانات من أجهزة الاستشعار صورة هو مبين في الشكل.
03 تخزين الصور
بطاقة SD لديها حجم صغير، وانخفاض استهلاك الطاقة، وسرعة قراءة سريعة، وما إلى ذلك، ويستخدم على نطاق واسع في في منطقة التخزين المحمولة. SPI في وضع السيد والعبد، يستخدم النظام وضع SPI لبطاقة SD الاتصالات وFPGA التي كتبها SPI_CLK (إشارة على مدار الساعة)، SPI_MISO (ماجستير في الرقيق الإخراج)، SPI_MOSI (ماجستير خارج الرقيق المدخلات)، وSPI_CSN (رقاقة حدد إشارة) المكونات.
2048 768 اليسار واليمين صورة مجسمة المخزنة في بطاقة SD في شكل BMP، ينقسم إلى ثلاث عمليات: بيانات الصورة إلى بيانات الصورة المجسمة، BMP الشكل؛ بطاقة SD التهيئة، SD بطاقة التحكم الكتابة . بيانات الصورة 3D المكتسبة صورة الاستشعار RGB565، وبطاقة SD لأماكن تخزين صحيح تنسيق الألوان RGB888، RGB565 الحاجة إلى تحويلها RGB888 العملية، هناك خياران الخيارات، وانخفاض طريقة الحشو واحدة تأخذ الصفر، يتم إزاحة اثنين RGB565 البيانات إلى ارتفاع بعد ارتفاع منخفض تكمل البيانات الأصلية، ونفذت نظام البرنامجين من التجارب، تجربة مشاهدة متسقة. SD عملية التهيئة بطاقة التهيئة تنفيذها في بطاقة SD. نظام الملفات FAT16 باستخدام قطاع إدارة بطاقة SD، من أجل كتابة وجهة نظر الصحيح للبيانات الصورة، وذلك باستخدام Verilog_HDL (الأجهزة وصف اللغة) إلى BMP جدول الملف FAT، والدليل الجذر 54 B يكتب المعلومات ذات الصلة إلى العنوان الفعلي من بطاقة SD . تحت سيطرة البيانات اليسار واليمين قناة، تتم كتابة البيانات صورة اليسار واليمين في ناحية البيانات من بطاقة SD، وتوقيت البيانات القوية القناة اليسرى هو مبين في الشكل 5، والصحيح القوية قناة البيانات العلاقة توقيت التعاطف.
04 عرض الصور
يتم عرض 8 بوصة بالعين المجردة 3D عرض الصورة المكتسبة، بالعين المجردة عرض 3D يمكن عرض 2D و 3D متوافقة، وهي مصممة بحيث يظهر 3D اثنين من إعادة تشكيل منطق الخوارزمية اليسار واليمين وبكسل وشاشة العرض مجسمة. وLCD النظام باستخدام وضع القيادة هو وضع DE، DE إشارة يتوافق مع اثنين الأفقية والرأسية إشارة متزامنة للإشارة المركبة، والسيطرة DE_h DE_v إشارتين تزامن وv_cnt h_cnt اثنين من العدادات، والمنطق DE = DE_h وDE_v، عندما DE عالية مستوى، LCD عرض بيانات الصورة الواردة.
عرض 2D، يتم تعيين وجود المنظر معين صورة مجسمة إلى اليسار وLCD الصحيح، وهو معيار التوقيت، وتحويل إشارة البيانات القوية اليسار واليمين، بحيث اليسار وتنتقل البيانات الصورة الصحيحة للخلاف على شاشة LCD. VGA تصميم واجهة الجهاز واجهة LCD، يتم تعيينها إلى صورة مجسمة المعروضة على LCD والتلفزيون LCD، وكلاهما نفس المبدأ رسم الخرائط، ولكن أوقات مختلفة، وصورة مجسمة اليسار واليمين تعيين لتخطيطيا للLCD هو مبين في الشكل.
عرض 3D، يتم تعيين بيانات الصورة من اليسار واليمين إلى اليسار وعارية العين 3D عرض واليمين شاشة فرعية العين ، أي بيانات الصورة اليسرى معين على الأعمدة ونيف من بكسل من الشاشة، خريطة بيانات بكسل الصورة اليمنى من الشاشة حتى العمود على غرار تصميم منطق ضغط بيانات الصورة من اليسار واليمين مكتوبة بالتناوب وفقا للتردد على مدار الساعة من شاشات الكريستال السائل، يتم الانتهاء من إعادة تشكيل بكسل. بالعين المجردة عرض 3D المشتركة وهيكليا مختلفة جدا من عرض 2D، زاوية عرض مختلفة. عندما العين البشرية في عرض منطقة منفصلة، يسار مستقل والعين اليمنى يمكن أن يرى الصورة على الشاشة اليسرى دون الانصهار بالعين المجردة يتكون تأثير 3D من قبل المركز البصري في الدماغ . عندما والعين هي مناطق المشاهدة تعتمد على التوالي، والعين اليمنى واليسرى يمكن أن نرى الصورة على الشاشة الفرعية اليسار واليمين شكلت في هذه الظلال تؤثر على تجربة المشاهدة. بعد بكسل صورة مجسمة اليسار واليمين تم تعيينه إلى إعادة رسم تخطيطي للLCD هو مبين في الشكل.
05 المحاكاة والتجارب
حصلت OV5640 بيانات الصورة في ذاكرة التخزين المؤقت SDRAM 8 بت خلال البيانات يجب تحويلها إلى تنسيق 16 بت RGB565، جزءا لا يتجزأ من منطق محلل باستخدام إشارة tapII محاكاة المحولة، والمحاكاة الموجي هو مبين في الشكل 8، من خلال مراقبة الإشارات تحقق من أن القيم الصحيحة للتصميم منطقي. بعد عرض بيانات الصورة بكسل على تحليل شاشة 3D محاكاة إعادة تشكيل بالعين المجردة، الموجي هو مبين في الشكل 9، الصورة يتضح من خلال محاكاة خط عرض البيانات 3D عن جهاز استشعار الصورة والبيانات صورة المكتسبة بما يتفق بدقة.
النظام باستخدام السائل التلفزيون شاشات الكريستال وبالعين المجردة أجريت التجارب 3D من مستقر جمعها بدقة HD المدخلات وعرض صورة مجسمة. وإدخالها استشعار 3D صورة إلى صورة مجسمة بكسل إعادة تشكيل أظهرت بالعين المجردة شاشة 3D نتائج جيدة. النتائج التجريبية تبين أنه يمكن تصميم جهاز استشعار الصورة ومنطق خوارزميات 3D لكامل الحصول على الصور 3D، ونقل وتخزين وعرض والتحقق من صحة منطق الخوارزمية أجهزة النظام.
06 الاستنتاجات
جهاز محمول لاطلاق النار 3D لديها آفاق واسعة للتنمية، وأجهزة الاستشعار صورة 3D وفقا لرؤية ستيريو العين البشرية المحاكاة البيولوجية تصميم FPGA يستفيد من المعالجة المتوازية عالية السرعة، ويجعل بنية الأجهزة على أكثر تكاملا، من أجل حل 3D مصادر صورة الفيديو والتخزين وبكسل إعادة تشكيل وغيرها من القضايا. هذا النظام هو مستقر، وقابلية جيدة، ويمكن دعم مختلف أجهزة استشعار الصورة وحدة العرض عن طريق تعديل البرنامج، ودعم 2D و 3D عرض، وجود توافق جيد.
ويقدم صورة الاستشعار 3D وسيلة لاكتساب صورة 3D، يمكن للمستخدم تسجيل أي مكان 3D المشهد، يجوز إعادة إنتاج المشهد على العين المجردة جهاز ثلاثي الأبعاد 3D للحصول على وجود والغمر. تطوير جهاز استشعار 3D صورة، صورة 3D استشعار تصميم ASIC يوفر مرجعا مفيدا.
