SOPC技术在视觉测量中的应用

　1引言

　　视觉测量技术是以机器视觉技术为基础，融合电子技术、计算机技术、近景摄影测量技术、图像处理技术为一体的测量技术，其基本任务是以测量为目的，从图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息。其中，图像处理技术是视觉测量系统中最重要的一部分，也是本文的研究重点。

　　传统的视觉测量系统主要是在 PC机上采用软件方式实现，由于其专用性不够高，因此处理速度较慢。近年来，基于 FPGA的 SOPC技术的出现，使 FPGA高效的硬件并行信号处理能力和软件控制的灵活性完美的结合到一起。在 SOPC系统中，对速度要求高的算法可以采用自定义硬件逻辑的方法实现；而用硬件难以实现的复杂算法以及控制流程可以在 Nios II核中以软件方式实现。因此基于 SOPC技术的系统具有很好的实时性、灵活性以及可扩展性。设计者可以自由的进行软硬协同设计，并且可以在设计的各个阶段不受限制的修改设计而无需重新构建硬件平台。

　　本文所讨论的 SOPC系统是大尺寸三维视觉测量系统的一部分，以 PCI板卡的形式内嵌在 PC机中。在整个大尺寸三维视觉测量系统中，采用数字相机从不同位置拍摄多幅图像，经过特征点提取、点中心的二维坐标计算、特征点匹配、三维拼接、面形拟合等步骤，得到被测物体的三维面形信息。点中心的计算精度直接影响测量精度，且其计算速度一直是系统的瓶颈之一。为提高处理速度和计算精度，采用 SOPC系统完成特征点提取和点中心计算，其结果通过 PCI总线上传给 PC机，由其上的软件模块完成后续的计算和处理工作。

　　2 SOPC系统的总体设计方案

　　本系统采用加拿大 SBS公司的 TSUNAMI A40系列开发板，其核心的 FPGA模块是 Altera公司的 Stratix EP1S40芯片。