高精度TOF三维深度相机设计与实现

发布时间：2023-03-29 03:27

　　近年来,随着数字成像技术和微电子技术的快速发展,基于TOF技术的三维成像系统逐渐引起了学术界和产业界极大关注,已经成为深度获取领域最重要的研究方向之一。相比较于其他深度获取方法,TOF技术具有原理简单、抗干扰能力强、成像精度高、便携性好易于集成等优点。目前已经广泛应用于人机交互、机器人导航、虚拟现实等领域。本文针对TOF相机的工程化实现技术做一定的研究和探索,主要研究工作如下:(1)完成了TOF三维深度成像系统的硬件开发。设计了可编程配置的多路电源管理电路,解决了系统繁杂的供电问题;设计了相机功率控制电路,解决了相机在不同应用场合中的功率配置问题,降低了相机的功耗;完成了高频大电流激光驱动电路的设计,保证了高频调制脉冲的稳定输出;设计了相位偏移校准电路,包含温度校准电路与路径延时校准电路,提高了TOF相机的测量精度;设计了ESD、欠压、过压、限流保护电路以及功率监控电路,提升了TOF相机的稳定性与可靠性;设计了TOF相机主电路,包括TOF传感器电路、TFC控制器电路、DDR2存储器以及相关配置电路。优化了TOF相机的光学设计,引入了激光漫射扩散器,减少了光强的波动,避免了激光散斑对TO...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 TOF深度获取的发展历程与研究现状
    1.3 本文的主要研究工作与结构安排
第二章 TOF深度成像的原理与工程实现基础
    2.1 TOF深度成像的原理
    2.2 TOF深度成像的数学模型
        2.2.1 脉冲调制的原理
        2.2.2 连续波调制的原理
        2.2.3 多频扩展测量原理
    2.3 TOF传感器单像素工作原理
    2.4 TOF传感器深度数据解算
    2.5 TOF相机光源功率分析
    2.6 TOF相机设计指标与总体方案设计
    2.7 本章小结
第三章 TOF深度相机激光驱动设计
    3.1 激光驱动总体结构设计
    3.2 TOF相机电源设计
        3.2.1 TPS65912电源管理电路设计
        3.2.2 TPS65912电路参数设计
    3.3 功率控制电路设计
    3.4 激光驱动电路设计
    3.5 相位延迟校准电路设计
    3.6 相机光学元件设计
    3.7 本章小结
第四章 TOF深度相机设计
    4.1 相机总体结构设计
    4.2 TOF相机模拟电路设计
    4.3 TOF相机主电路设计
        4.3.1 OPT8241传感器硬件设计
        4.3.2 OPT9221控制器硬件设计
        4.3.3 OPT9221控制器配置固件设计
    4.4 DDR2存储器电路设计
    4.5 TOF相机USB2.0通信电路设计
        4.5.1 整机通信架构设计
        4.5.2 CY7C68053电路设计
        4.5.3 CY7C68053固件设计
    4.6 本章小结
第五章 TOF深度相机成像实验与测试
    5.1 TOF相机硬件测试与成像测试
        5.1.1 TOF相机硬件测试
        5.1.2 TOF相机深度成像定性测试
    5.2 TOF相机成像精度的定量分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3773896