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智能小区裸眼3D门禁系统设计研究

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第1章 引言

1.1 研究背景和研究意义

1.2 智能小区裸眼3D门禁系统的发展现状

1.3 主要研究内容和论文结构

第2章 裸眼3D智能门禁系统

2.1 裸眼3D智能门禁系统技术结构

2.2 3D LCD和视区显示原理

2.3 3D图像格式与3D图像的融合

2.4 系统硬件逻辑器件

2.5 系统处理器

2.6 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 ARM系统电路设计

3.2 FPGA系统电路设计

3.3 PCB设计及焊接调试

3.4 本章小结

第4章 FPGA逻辑算法设计

4.1 立体图像处理

4.2 ARM系统的定制

4.3 ARM左右格式视频的合成

4.4 本章小结

第5章 LCD时序调试和图像融合的实现

5.1 LCD时序调试

5.2 SDRAM时序

5.3 双CMOS采集图像的3D融合

5.4 ARM视频3D合成

5.5 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 研究总结

6.2 创新点

6.3 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

裸眼3D技术的产业化应用将会大力促进消费电子领域的产品创新。论文以住宅门禁系统的显示技术为研究对象,探索裸眼3D技术在此领域的应用可行性。在门禁系统功能基础上,规划了以ARM处理器为核心控制元件组成电路系统,完整的电路需包括3D摄像传感器、3D液晶屏、存储器、键盘输入、语音及电源系统。外围关键部件如3D摄像传感器、3D液晶屏等需使用FPGA来完成高分辨率信息传输,因而硬件描述语言的建模成为着重研究的关键问题。本文完成的主要研究工作如下:
  (1)探讨了门禁系统ARM技术结构,对裸眼3D智能门禁系统的总体结构进行规划,提出了ARM和FPGA的双核控制系统结构。根据系统功能需求划分ARM和FPGA担负任务,设计了包括电源、ARM、SDRAM、CMOS图像传感器、3D LCD与FPGA的电路,完成电路板的焊接和调试。
  (2)在Quartus II的开发平台下用硬件描述语言设计FPGA内部功能电路,在分析LCD时序基础上,使用时序匹配法、数据缓存法来协调SDRAM读写控制、CMOS图像传感器配置与数据采集、ARM处理器LCD输出接口的数据采集。完成了在FPGA逻辑控制下的TFT LCD全屏RGB单色显示、彩条显示和点阵字符显示等功能。
  (3)使用FPGA设计了ARM视频输出接口的左右格式3D图像融合算法。在行场同步脉冲及像素时钟等时序控制下完整采样视频数据,经图像缓存、采集模块、输出模块,完成左右视图的亚屏幕写屏。实验表明能把ARM输出的全屏左右3D图像经“行折半”分割后再按时序映射到左右眼亚屏幕。系统能完成800×600像素分辨率的TFT LCD的3D视频显示。
  通过系统组成结构设计及硬件描述语言的逻辑设计,对CMOS图像传感器和ARM视频输出接口实时采集,经FPGA内部规划、功能仿真和测试,使用时序匹配及数据缓存法,完成图像和视频的亚屏幕写屏。实验结果表明设计思路符合数据处理要求,系统满足裸眼3D器件的视频处理功能。

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