基于FPGA的智能服務(wù)機(jī)器人雙目視覺模塊研究.pdf

1、本文根據(jù)863項(xiàng)目“機(jī)器人模塊化體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，研究了一種基于FPGA的智能服務(wù)機(jī)器人雙目視覺模塊。目的在于減少圖像處理對(duì)機(jī)器人上位機(jī)的資源占用，提高處理速度。模塊化結(jié)構(gòu)可重復(fù)配置性高、通用性好，升級(jí)成本低，可以減少研發(fā)中大量低水平的重復(fù)工作。
　　論文主要工作如下，雙目視覺模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于FPGA的圖像預(yù)處理算法研究，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的雙目測(cè)距研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
　　在雙目視覺模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，在Altera公司DE2-

2、70 FPGA開發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一塊SRAM緩存擴(kuò)展板；使用原理圖設(shè)計(jì)文件及Verilog HDL語言編寫了 I2C總線配置模塊，圖像采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理模塊，圖像顯示模塊，NiosⅡ片上系統(tǒng)模塊，以及相應(yīng)的時(shí)序控制模塊；此外，系統(tǒng)還采用了標(biāo)準(zhǔn)的VGA和RS232接口設(shè)計(jì)，方便了雙目視覺模塊與上位機(jī)之間的通訊。
　　在基于FPGA的圖像預(yù)處理算法研究方面，分析并在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)了幾種典型的圖像預(yù)處理算法；結(jié)合FPGA的并行及流

3、水線處理等特點(diǎn)，提出了一種新的基于FPGA的自適應(yīng)均值濾波算法，增強(qiáng)了濾波效果；結(jié)合視覺模塊圖像采集、處理為一體的特點(diǎn)，提出了一種實(shí)時(shí)對(duì)比度增強(qiáng)方法，提高了處理速度；改進(jìn)了Kirsch邊緣檢測(cè)算法在FPGA內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)形式，減少了資源占用。
　　在圖像預(yù)處理基礎(chǔ)上的雙目測(cè)距研究方面，建立了相機(jī)模型，進(jìn)行了相機(jī)標(biāo)定，分析了雙目測(cè)距的原理；使用C語言編程，在視覺模塊的NiosⅡ片上系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了雙目測(cè)距以及串口通訊的功能；利用VC++編程