實(shí)時(shí)三維空間顯示系統(tǒng)的研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)和計(jì)算全息術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)圖像的三維空間實(shí)時(shí)顯示提供技術(shù)支持。本文首次運(yùn)用具有獨(dú)特雙核結(jié)構(gòu)的OMAP5910開發(fā)平臺(tái)，由MPU核來完成控制以及接口方面的處理需要功能，由DSP核實(shí)現(xiàn)圖像處理模塊功能，在此基礎(chǔ)上搭建了一種三維顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是將全息編碼、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和硬件開發(fā)平臺(tái)三者結(jié)合，充分利用OMAP雙核特點(diǎn)，對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—II內(nèi)核進(jìn)行裁剪修改，完成它在ARM核的移植，進(jìn)行代碼優(yōu)化，減少程序運(yùn)算量，在脫機(jī)

2、狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)三維圖像的編碼及空間顯示。 論文詳細(xì)介紹了此三維顯示系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。硬件設(shè)計(jì)主要包括三維圖像獲取電路模塊、圖像處理模塊、液晶驅(qū)動(dòng)顯示電路模塊和投影顯示模塊四部分。軟件開發(fā)包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—II的移植、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的編譯、裝載、運(yùn)行以及液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。 本文系統(tǒng)首先提出一種利用程控高分辨液晶空間光調(diào)制器(LC—SLM)的衍射特性，通過對(duì)被記錄物體進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來增大再現(xiàn)視焦的

3、計(jì)算全息編碼方法。該方法是先對(duì)視角超出所用SLM允許范圍的物波信息進(jìn)行預(yù)處理，使預(yù)處理后的物波視角滿足抽樣定理；然后再進(jìn)行計(jì)算全息編碼。對(duì)空間光衍射的三維全息圖像數(shù)據(jù)的處理蓄先通過應(yīng)用軟件進(jìn)行算法的仿真，通過仿真，找到最優(yōu)化的計(jì)算處理方案，在圖像處理速度以及圖像分辨率之間找到合適的平衡點(diǎn)。對(duì)被記錄的物波信息進(jìn)行預(yù)處理，獲取相應(yīng)的2D圖像，圖像經(jīng)A/D變換，計(jì)算、全息編碼后獲得數(shù)字3D圖像信號(hào)。 然后利用OMAP5910的USB功

4、能模塊設(shè)計(jì)的USB接口電路實(shí)現(xiàn)全息編碼圖像信號(hào)與上位機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸。在圖像處理電路中，采用ARM925MPU核來進(jìn)行主控，實(shí)現(xiàn)支持操作系統(tǒng)平臺(tái)的硬件構(gòu)架、用于數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)現(xiàn)與DSP核間的雙核通信、實(shí)現(xiàn)中斷接口、顯示圖像和人機(jī)接口、實(shí)現(xiàn)外部控制器的接口等功能，以及實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)μC/OS—II的任務(wù)管理；傳輸?shù)男盘?hào)我們需要以數(shù)字形式對(duì)其進(jìn)行變換、濾波等處理，并且處理速度要盡可能高，以提高顯示圖象的刷新速度，減少抖動(dòng)。DSP核來實(shí)現(xiàn)圖像的高

5、速處理。在雙核通信中，由于采集到的三維全息圖像數(shù)據(jù)量比較大，并且ARM和DSP的任務(wù)也相對(duì)較多，因此采用郵箱寄存器來傳遞雙核間的握手協(xié)議，利用DSP DMA來實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的傳輸將DSP從繁重的處理任務(wù)中解放出來，縮短數(shù)據(jù)處理時(shí)間，來提高整個(gè)系統(tǒng)的程序運(yùn)行效率。DSP/BIOS橋把GPP OS和DSP OS連接在一起，此連接可以使GPP端的客戶與DSP上的任務(wù)交換信息和數(shù)據(jù)。DSP/BIOS橋提供運(yùn)行在ARM925上的應(yīng)用程序和運(yùn)行在DS

6、P上的算法之間的通信管理服務(wù)。DSP程序通過DSP/BIOS標(biāo)準(zhǔn)API與GPP通信。 最后處理好的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由SONY公司的相關(guān)集成芯片搭建的XGA液晶投影機(jī)的顯示驅(qū)動(dòng)電路模塊，將采樣/保持(S/H)后的圖像信號(hào)直接輸入到液晶屏，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)投影顯示在屏幕上。 ARM擅于控制，DSP擅于復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，這個(gè)系統(tǒng)充分利用其雙核特點(diǎn)。DMA傳輸方式將DSP從繁重的處理任務(wù)中釋放出來，縮短數(shù)據(jù)處理時(shí)間。本文建立了一套新型的基于計(jì)