基于FPGA的扫描测头视觉跟踪系统图像处理算法优化与实现

作     者：柳燕飞 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李维诗

授予年度：2020年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：三维扫描测量 多相机系统 FPGA 图像处理 

摘      要：工业机器人与扫描测头集成的自动化测量系统具有非接触、精度高、速度快等优点,目前已开始应用于航空航天、汽车制造等领域的复杂外形零部件在线检测。随着制造精度要求的提高,该类系统逐渐采用测头跟踪系统,保障系统测量精度。本文针对该类系统,研究测头多相机视觉跟踪系统中的关键图像处理算法,并在FPGA上实现。针对多相机视觉跟踪系统图像数据量较大的问题,本文使用FPGA并行运行方式,实现测头编码标志点图像预处理及评价与选取。完成的主要工作如下:(1)针对系统图像中目标与背景比例差别很大的特点,比较了适合该特点的三种阈值分割算法,选用精度最高的基于修正熵与面积差的算法,并在FPGA上实现;(2)针对相机成像过程中的畸变问题,本文比较了区域畸变校正和中心点畸变校正两种算法,选用精度更高的中心点畸变校正算法,并在FPGA上实现;(3)为了减少偏心误差对测量结果的不利影响,对各路相机采集的标志点图像进行评价、分析,选用成像效果较好的图像数据用于后续的三维重建,并在FPGA上实现。