LineCam3D激光工業(yè)攝像頭（fromVRmagic）_1/64像數(shù)完成復(fù)合曲面輪廓提取

背景：

VRmagic團(tuán)隊(duì)致力于發(fā)展圖像領(lǐng)域的最新技術(shù)以便造福人類生活，其技術(shù)研究點(diǎn)主要涉及兩個領(lǐng)域：用于醫(yī)學(xué)訓(xùn)練的視覺顯示模擬器和用于工業(yè)圖像處理的光學(xué)追蹤部件。關(guān)于用于醫(yī)學(xué)訓(xùn)練的視覺顯示模擬器，VRmagic作為開發(fā)應(yīng)用于醫(yī)療訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)和現(xiàn)實(shí)模擬器的先驅(qū)，不斷提高實(shí)現(xiàn)技術(shù)，為更好的完成教學(xué)醫(yī)療知識和精神級運(yùn)動創(chuàng)造了最佳實(shí)現(xiàn)條件，可見，VRmagic為VR模擬器這一人文技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。其次，在開發(fā)用于工業(yè)圖像處理的光學(xué)追蹤部件方面，VRmagic開發(fā)了大量可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用和科學(xué)研究中的圖像采集和圖像處理產(chǎn)品。現(xiàn)在，智能圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和圖像有效處理設(shè)計(jì)的發(fā)展，同時(shí)這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療和安全工程等的研究領(lǐng)域。一直以來，VRmagic始終將用戶需求作為企業(yè)發(fā)展的基準(zhǔn)，無論是未來的發(fā)展設(shè)想還是軟件實(shí)現(xiàn)甚至更多實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上都始終貫穿這一準(zhǔn)則。

圖1 LineCam3D攝像頭

VRmagic’s LineCam3D

RVmagic最新開發(fā)的LineCam3D攝像頭采用一種可配置的重心導(dǎo)向激光線提取算法，以1/64的亞像數(shù)精度（實(shí)際的測量精度可以達(dá)到微米級別，此精度主要依賴于攝像頭的光學(xué)特性）實(shí)現(xiàn)了復(fù)合曲面輪廓提取。據(jù)了解，對于一般的攝像頭來說，當(dāng)最大掃描頻率達(dá)到1KHz時(shí)，將會有大量且不斷增加的輪廓數(shù)據(jù)被泵到攝像頭的Gige視頻流接口，這無疑會造成視頻數(shù)據(jù)傳輸在接口處的堵塞，所以在數(shù)據(jù)傳輸之前，必須在攝像頭內(nèi)部對視頻采集進(jìn)行一定的處理。VRmagic開發(fā)的LineCam3D攝像頭，內(nèi)部集成Xilinx 7系列FPGA，實(shí)時(shí)運(yùn)行視頻采集算法，同時(shí)與完成其余程序處理的TI DaVinCi SoC協(xié)調(diào)配和工作。在LineCam3D攝像頭內(nèi)部還包含有2GB的DDR3 SDRAM，攝像機(jī)的成像器是由一個2048x1088像數(shù)的 CMOSIS CMV2000 CMOS圖像傳感器和一個管道全局快門組成。此外，VRmagic的 LineCam3D攝像頭同樣具有2D攝像模式，當(dāng)攝像頭進(jìn)入2D模式時(shí)，可以提取額外的對象信息，比如輪廓掃描時(shí)沒有的凸面打印數(shù)據(jù)（從圖2中可以看出）。

圖2是一個輪廓輸出混合圖，攝像頭線性掃描輪廓輸出見左上角，初始對象掃描見左下角。整個對象的構(gòu)成由LineCam3D攝像頭輪廓掃描完成，見圖2右邊。

圖2 LineCam3D輪廓輸出混合圖

當(dāng)LineCam3D攝像頭進(jìn)行激光三角測量時(shí)，攝像頭的透鏡平面與掃描對象的鏡像平面并不平行，這意味著由于深度原因，激光掃描輸出的圖像相對于正常圖像來說略小一點(diǎn)。為了對掃描輸出的圖像進(jìn)行補(bǔ)償，LineCam3D攝像頭將一個10度的傾斜移動適配器整合到IP65/67鋁外殼上，擴(kuò)展最大對焦高度。大多數(shù)系列攝像頭的移動鏡筒，尤其是用于非工業(yè)的建筑式攝像頭，根據(jù)移軸景深光學(xué)原理，利用移動鏡頭可以增加對象平面或成像平面的對焦深度。在LineCam3D 工業(yè)攝像頭完成激光輪廓掃描時(shí)完美詮釋了移軸景深光學(xué)原理。同時(shí)VRmagic技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的C-連接座鏡筒都可以作為一個傾斜移動鏡筒，廣大攝影愛好者是不是很心動呢？。

總結(jié)：

Xilinx 7系列FPGA主要包括Artix-7、Kintex-7和Virtex-7三個系列，提供低成本最優(yōu)化解決方案，廣泛應(yīng)用于汽車、消費(fèi)類電子、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、有線/無線通信和便攜式 醫(yī)療解決方案等多種不同市場領(lǐng)域的連接需求。在VRmagic開發(fā)的LineCam3D攝像頭中主要應(yīng)用FPGA可編程部分硬件實(shí)現(xiàn)視頻處理算法，進(jìn)一步擴(kuò)展了Xilinx 7系列芯片在靈活、自主、高性能開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。