三维图画信息处理一直是图画视频处理范畴的热门和难点，现在国内外老练的三维信息处理体系不多，已有的体系首要依托高功能通用PC完结图画收集、预处理、重建、构型等包含底层和高层的处理工作。三维图画处理数据量特别大、运算杂乱，单纯依托通用PC很难到达实时性要求，不能满意现行高速三维图画处理使用。
本体系中，选用FPGA完结底层的信号预处理算法，其处理数据量很大，处理速度高，但算法结构相对比较简单，可一起统筹速度和灵敏性。高层处理算法数据量较少、算法结构杂乱，可选用运算速度快、寻址方法灵敏、通讯机制强壮的DSP完结[1，4]。
1 三维图画处理体系组成
1.1 硬件体系构成
该体系由五个模块组成，如图1所示。
体系信息处理流程见图2所示。CCD摄像机收集的多路模仿视频信号经MAX440按需求选定后，送入模数视频转换器SAA7111A将摄像机输出的模仿全电视信号CVBS转换成数字视频信号；之后视频信号流入图画预处理器Spartan XC3S400,经过提取中心色彩线、提取激光标志线和物体轮廓线的预处理后，配送到两片TS201进行定标参数核算、坐标核算、三维重建、数据交融以及三维构型的中心运算；终究将DXF文件数据经由PCI接口传送到PC,完结三维图画改换和显现等终究处理；整个体系的逻辑衔接和操控以及部分数据交换由另一片FPGA来完结[1]。
在体系结构规划上，FPGA处理器选用SIMD结构，在一个操控单元发生的操控信号下，数据通路中的三个算法并行运转。因为该体系要求处理速度较高，因而在数据通路中选用了流水线技能以进步速度。此外，本体系中为图画存储选用了许多大容量高速FIFO，以到达削减地址线，简化操控的意图。
1.2 处理器芯片
为满意体系大数据量快速处理的要求，三款中心芯片均为最新高功能产品，其硬件方面的特色给体系规划带来极大的便利，其优异的运算功能可保证体系的快速实时性。
FPGA芯片选用Xilinx公司近期推出的选用90nm工艺的Spartan3系列的XC3S400，该系列芯片是现在为止工艺最先进、价格较低、单位成本内I/O管脚最多的渠道级可编程逻辑器材。XC3S400芯片内部时钟频率可达326MHz，信号摆幅1.14V和3.45V，I/O口支撑622Mbps的数据传输率，具有高功能SelectRAM内部存储器，多达4个数字时钟管理器模块和8个大局时钟多路复用缓冲器。
DSP选用ADI公司的最新款根据并行处理规划、具有海量片内RAM的TigerSHARC ADSP TS201。其内部集成的RAM容量高达24Mbit，中心速度最高达600MHz。内设双运算模块，每个包含一个ALU、MUL、64bit移位寄存器、32个32bit寄存器组和一个128bit通讯逻辑单元，相关的数据对齐缓冲器；双整数ALU，各有独立的寄存器组，供给数据寻址和指针操作；4个128bit宽度内部总线，每个都衔接到6个4Mbit的内部存储器块；供给与主机处理器、多处理器空间、片外存储器映射外设、外部SRAM和SDRAM相连的外部端口；14通道DMA操控器；4个全双工低电压差分信号输入的Link Port；具有片内裁定总线，用于多DSP无缝的衔接。
数字化器选用了Philips公司的增强视频输入处理器(EVIP)——SAA7111A模数转换器。该产品广泛使用于个人视频、多媒体、数字电视、可视电话、图画处理、实时监控等范畴，纯3.3V CMOS工艺的模仿视频前端和数字视频编码器，能够将PAL/TSC/ECAM视频信号解码为与CCIR-601相兼容的多种数字视频格局，支撑TV或VTR信号源的CVBS或S-Video视频信号，最高图画分辨率可达720×576，支撑24位真彩色，能够经过串行总线动态装备SAA7111A模数转换器的工作方法和各种参数。
2 模块规划
2.1 视频收集与数字化模块
因为模仿摄像机收集的是PAL制的复合视频信号(CVBS)，所以必须先将其数字化才干开端后继数字视频处理。视频收集与数字化模块首要包含一片视频多路复用器MAX440、一片SAA7111A、一片I2C接口操控器PCF8584和一些衔接逻辑。MAX440用来快速切换来自不同模仿输入端的模仿视频流，SAA7111A模数转换器是该模块的中心，它收集模仿视频，将其数字化为720×576的RGB(8，8，8)真彩色信号格局的数字视频，其输出的RGB真彩色信号为16位，其中高字节和低字节数据周期分别为74ns和37ns，即低字节的频率是高字节的1倍。这样就要使用触发器和两个分别为13.5MHz和27MHz的时钟信号，将输入数据格局转换为24位、周期均为74ns的RGB真彩色信号，此外，它还为整个硬件体系供给必要的时钟和同步信号；PCI接口操控器经过PCF8584来装备和操控SAA7111A，衔接逻辑由FPGA完结。
2.2 FPGA图画预处理模块
