以FPGA實現可自動對焦之 3D數位全像重建系統

Abstract

本論文主要目的為在FPGA(Field Programmable Gate Array)平台提出一個硬體電路架構以實現全像圖的3D影像重建，此架構提供3D影像還原其相位所需的繞射計算以及相位展開功能，並且能夠對影像還原的焦距進行自動校正。此架構具有兩大優勢，其一為解決現存以GPU為主的3D影像還原系統功率消耗較高的缺點。其二為提供大多3D影像重建系統缺少的自動焦距校正功能。此架構中利用硬體進行菲涅耳轉換(Fresnel Transform)以執行繞射計算，自動焦距校正的部分則使用Normalized Variance數值來評估不同焦距下的影像清晰度。 在論文中我們將以FPGA來實現上述之硬體架構，並實際量測此架構執行之效能與功耗，根據實驗結果，本論文提出的架構較GPU或其他實現方式更具有可攜性、低功率消耗以及高速計算的優點。對於嵌入式數位全像顯微鏡(Embedded Digital Holographic Microscopy)等相關應用下是相當適合的設計架構。