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基于C6000系列DSP的PMP测量系统

作　者: 李宇翔
导　师: 曹益平
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 相位测量轮廓术 DM642 测量系统 视频端口 视频编码器 视频解码器
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


位相测量轮廓术(PMP)是一种基于条纹投影和位相测量的光学三维面形测量技术，由于其具有非接触、全场性、速度快、高精度、自动化程度高等特点，这种技术已在工业检测、机器视觉、逆向工程等领域获得广泛应用。在PMP测量中，常采用数字投影仪通过计算机VGA视频接口控制产生正弦相移光栅投影，并用专用图像采集卡采集变形条纹图，由于计算机显示器与投影仪共用一个VGA视频接口，当投影正弦光栅时，计算机难以同时操作测量软件与采集图像，目前解决的办法由两种，一种方法是采用另一台计算机专门控制投影仪，主计算机控制应用软件系统，实现数据获取与处理，这种系统不宜实现仪器化；另一种方法是采用专用的双频显卡，用VGA视频接口控制显示器，而用DVI接口控制投影仪，并通过编制专用应用软件，实现显示器信息与投影仪信息的分离显示，这种系统由于需要采用专用的硬件和软件，兼容性不是很好。为此，从仪器化角度出发，对传统的PMP测量系统进行了改进，利用TI公司TMS320C6000系列DSP的高性能图象处理芯片TMS320DM642实现PMP系统，投影仪完全不依赖计算机视频接口，而是直接由DM642的视频显示端口控制实现相移图像的投影，同时由DM642视频采集端口直接与CCD相连接实现图像采集以获取变形条纹图像，不再需要传统的嵌入在PC机端的图像采集卡及PC机，实现了仪器化设计。本文研究的主要内容如下：1．比较了几种PMP系统的结构，提出了对传统的PMP系统的改进。2．介绍了基于DM642的PMP系统核心模块的实现，DM642的视频采集与视频显示端口、UART以及它们驱动程序设计，介绍了系统的自启动设计和相移图像产生的算法实现。3．从强度传递函数出发，分析了它对PMP测量系统精度的影响。通过强度传递函数补偿方法可得到正弦性很好光场分布，减小了位相测量误差。4．考虑到投影光场不稳定性对PMP测量系统的影响，利用DM642的高速图像处理性能，在DM642的内部对采集到的图像进行多次平均，以减小投影光场的不稳定影响给测量带来的误差。并用实验进行了对比验证，表明平均算法减小了投影光场的稳定性给系统带来的测量误差，提高了本系统的测量精度。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 光学三维传感的基本概念与方法  9-11
  1.2 PMP系统的构成  11
  1.3 DSP概述  11-13
  1.4 本文结构和主要研究内容  13-15
第二章 PMP系统的原理  15-20
  2.1 位相计算  15-16
  2.2 相位展开  16
  2.3 高度映射  16-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 基于C6000系列DSP的PMP测量系统  20-26
  3.1 传统PMP测量系统的构成  20-21
  3.2 DM642处理器介绍  21-24
  3.3 DM642构成的PMP测量系统  24-25
    3.3.1 视频显示模式  24
    3.3.2 视频捕获模式  24
    3.3.3 DM642构成的PMP测量系统  24-25
  3.4 本章小结  25-26
第四章 PMP系统的具体实现  26-47
  4.1 DM642的视频接口  26-28
    4.1.1 视频数据流输入实现  27-28
    4.1.2 视频数据流输出实现  28
  4.2 视频解码SAA7115功能实现  28-30
  4.3 视频编码SAA7105功能实现  30-31
  4.4 视频口的软件编程实现  31-38
    4.4.1 DSP设备驱动模型  32-34
    4.4.2 片级支持库CSL  34-35
    4.4.3 视频采集及显示的DSP/BIOS驱动程序实现  35-36
    4.4.4 DSPBIOS配置过程  36-38
  4.5 UART接口  38-40
    4.5.1 UART收发芯片TL16C752B介绍及接口实现  38-39
    4.5.2 UART的驱动程序实现  39-40
  4.6 串口控制的系统的实现  40-42
  4.7 系统的自启动设计  42-44
  4.8 相移图像产生的算法实现  44-46
  4.9 本章小结  46-47
第五章 提高PMP精度的算法与实验分析  47-59
  5.1 强度传递函数  47-48
  5.2 强度传递函数引起的位相误差的补偿  48-49
  5.3 投影光场的稳定性的处理  49-53
  5.4 光强线性补偿技术及光场的稳定性处理的应用  53-58
  5.5 本章小结  58-59
第六章 总结与展望  59-61
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
硕士期间发表的论文  65-66
致谢  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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