基于FPGA的高分辨率視頻全息投影算法實現(xiàn).pdf

1、全息投影技術(shù)在光學圖像處理、高速光互連、光邏輯運算、光學鑷子等諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應用。在顯示技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，基于液晶的純相位空間光調(diào)制器已具備通過改變?nèi)肷涔獾南辔粊碚{(diào)制圖像的能力。相比較于光強調(diào)制方式，相位調(diào)制技術(shù)能降低誤差的影響，同時能將入射光有效用于圖像顯示，具有很高的光利用率。
　　針對純相位空間光調(diào)制器，本文根據(jù)基于遺傳算法的并行結(jié)構(gòu)相位恢復算法(PGSGA)來實現(xiàn)視頻流的全息投影。雖然PGSGA算法的迭代收斂速度高于GS算

2、法，但是其資源消耗也高于GS算法。通過Matlab仿真軟件，深入分析了并行線數(shù)量與迭代收斂速度的關(guān)系以及誤差的影響，木論文確定了較合理的并行結(jié)構(gòu)為4條并行線。
　　論文之后詳細闡述了基于DE3開發(fā)平臺的PGSGA相位恢復系統(tǒng)的程序設(shè)計和實現(xiàn)過程。算法主體部分全部采用硬件編程語言實現(xiàn)以加快運算速度，包括根據(jù)CORDIC算法來計算三角函數(shù)和開方運算、利用FFT來完成圖像像域到頻域的變換、利用DDR2來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)緩存等，另外利用USB

3、2.0高速接口與空間光調(diào)制器系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸、利用CMOS傳感器實時采集視頻圖像數(shù)據(jù)、利用嵌入式NIOSⅡ完成接口的控制。
　　實驗結(jié)果表明512×512分辨率視頻的全息投影幀率為4幀每秒，相位恢復算法的RMS小于15，反演圖像的平均誤差小于13；512×512分辨率專業(yè)應用案例圖的相位恢復算法的RMS為小于20，反演圖像的平均誤差小于17；1024×1024分辨率視頻的全息投影幀率為1幀每秒，相位恢復算法的RMS誤差小于15，反