结构光三维测量系统中ARM系统软件设计

摘要

结构光三维测量技术在对物体的非接触测量方面应用广阔，传统的测量方法都是通过计算机来控制测量系统。为了提高系统的集成度，本文设计了一个高集成度的结构光三维测量系统，引入了嵌入式ARM微处理器，来控制摄像机和投影仪，并且完成三维测量的过程。
　　本论文研究的主要内容如下:
　　根据所要设计的测量系统的集成度、速度、成本、工作环境及测量的准确度等实际要求，来选择组建本论文三维测量系统的微处理器、摄像机以及投影仪。然后组建结构光三维测量系统的硬件平台。
　　配置ARM系统的软件平台，建立交叉编译环境、剪裁系统的内核、移植了QT C++文件系统等。通过V4L协议编写程序实现对摄像机的控制，并根据摄像机属性编写程序完成图像采集;同时设置串口信息，通过串口通信控制投影仪向被测物体表面投射编码条纹。
　　分析结构光三维测量原理，通过QT C++语言编程实现三维数据处理，包括编码条纹的生成、图像的二值化、边缘检测、采样点的解码以及三维坐标计算。
　　利用本文装置，对300mm×200mm的平面、半径100mm的球面、高度200mm的锥面分别进行测量实验，测量误差小于2mm。实验过程说明所设计的ARM系统能够控制装置测量和运算，实现了测量装置的集成化和小型化，同时兼顾测量速度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 结构光三维测量系统现状

1．3 ARM技术现状

1．4 论文主要研究内容

第2章 结构光三维测量系统

2．1 引言

2．2 系统组成

2．3 系统工作原理

2．3．1 数学模型

2．3．2 编解码原理

2．3．3 系统性能指标

2．4 本章小结

第3章 ARM系统方案设计

3．1 引言

3．2 总体方案设计

3．2．1 ARM系统组成

3．2．2 ARM系统工作原理

3．3 ARM处理器选型

3．3．1 ARM处理器系列

3．3．2 开发板选型

3．3．3 摄像机与ARM系统的匹配

3．3．4 投影仪与ARM系统的匹配

3．4 本章小结

第4章 ARM系统软件设计

4．1 引言

4．2 板上开发环境的建立

4．2．1 交叉编译环境的建立

4．2．2 Bootloader的移植

4．2．3 操作系统内核的移植

4．2．4 根文件系统移植

4．2．5 QT应用文件系统的移植

4．3 摄像机控制程序设计

4．3．1 USB摄像机驱动程序加载

4．3．2 图像采集程序

4．4 投影仪控制程序设计

4．5 三维测量程序设计

4．5．1 编码条纹生成

4．5．2 图像处理

4．5．3 解码

4．6 本章小结

第5章 系统测量实验

5．1 引言

5．2 系统控制界面

5．3 测量实验

5．3．1 平面测量实验

5．3．2 球面测量实验

5．3．3 棱锥测量实验

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢