CN101231455B - 一种利用激光分光器进行多摄像机同步的装置 - Google Patents

Abstract

一种利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，包括激光发生器、光纤、分光器、光电转换器，一个激光发生器发出的激光，经光纤传输至分光器，分光器将该激光分解为多路激光；分光器产生的每路激光均经过光纤连接到一个光电转换器，光电转换器将激光信号转换为电脉冲信号，这些电脉冲信号作为同步信号外触发各个摄像机进行图像采集，其中光纤、光电转换器的数量由需要同步的摄像机数目决定。本发明可以不受距离的限制，避免了传统仅仅依靠电脉冲信号触发在距离远时易受干扰、信号损耗严重的缺点。

Description

一种利用激光分光器进行多摄像机同步的装置

技术领域

本发明涉及一种多摄像机的同步装置，特别是一种利用激光分光器进行多摄像机同步的装置。

背景技术

在采用多个摄像机进行同步采集多幅图像时，图像的采集时机需要进行严格的同步，保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，这样才能根据采集的图像对物体进行注册定位和成功的三维重建。

目前，摄像机同步的方法分为外同步、内同步(随机同步)、电源同步、VD2脉冲同步。一般较好的摄像机会同时有外同步、内同步、电源同步，甚至VD2脉冲同步(如松下等产品)。内同步方法的优点是简单，缺点是同步不佳。电源同步是指所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用具有外触发同步功能的摄像机。因此使用外触发的方式来同步多个摄像机具有重要意义。然而，目前的外触发方式都是基于脉冲电信号的，由同步信号发生器产生同步电信号并直接输入各个摄像机实现多摄像机间的同步。在较大规模的视频采集环境(如室外增强现实环境)中，由于距离的原因，这种由同步信号发生器产生的外触发脉冲电信号容易受衰弱、干扰等影响而无法使用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术在传输距离和同步精度等方面的不足，提供一种利用激光分光器实现多摄像机同步的装置。该装置能够实现精确的、可以不受距离限制的、避免受周围电磁干扰的多摄像机同步功能。

本发明的技术解决方案：利用激光分光器实现多摄像机同步的装置，包括：激光发生器、光纤、分光器、光电转换器，由激光发生器发出的激光，经光纤传输至分光器，分光器将该激光分解为多路激光；分光器产生的每路激光均经过光纤连接到一个光电转换器，光电转换器将激光信号转换为电脉冲信号，这些电脉冲信号作为同步信号外触发各个摄像机进行图像采集。摄像机每接收一个触发脉冲即曝光一场图像并输出。

所述的光纤、光电转换器的数量由需要同步的摄像机数目决定。

所述的激光发生器要能够产生与摄像机所要求的拍摄频率相同的重复脉冲激光信号。

所述的分光器输入一路为激光信号，其输出产生与摄像机数目相同的多路激光信号。

所述的分光器被放置于距所有摄像机的工作空间尽量近的距离，该范围以在各个摄像机的摄像范围之外、并且距各个摄像机距离最近为准。

所述的光电转换器通过电缆与各个摄像机相连。

所述的激光发生器为脉冲激光器，能够产生可重复的脉冲激光信号，脉冲宽度由摄像机的特点决定，重复频率由摄像机采集图像的帧频决定。

本发明与现有技术相比的有益效果：本发明能够实现多摄像机的精确同步，不受距离限制，避免电磁干扰。本发明中所使用的元件的规格要求低，价格便宜，容易购买。可以同步的摄像机个数不受限制，扩展性好。

附图说明

图1为本发明的实施例的结构示意图；

图2为本发明的激光发生器产生的重复脉冲激光信号示意图；

图3为本发明的各个摄像机的外触发低电平信号示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的具体的状态作说明，但是本发明不限于图示例。

如图1所示，本发明实施例包括：一个激光发生器、光纤、分光器、光电转换器。激光发生器产生的重复脉冲激光信号通过光纤传送至分光器作为输入脉冲激光信号，由分光器将输入的该路脉冲激光信号分为多路脉冲激光信号；分光器输出的每路脉冲激光信号通过光纤与四个光电转换器相连；四个光电转换器对输入的脉冲激光信号进行光电转换，输出脉冲电信号；四个光电转换器输出的脉冲电信号通过电缆连接到相应的摄像机的外触发接口，每路脉冲电信号负责触发一台摄像机。

在上述利用分光器进行多摄像机同步的过程中，分光器为一种光学器件，拥有一个输入端口和多个输出端口，输入光学信号均匀的分束给多个输出端口，其中输出端口的数量由摄像机的数目决定。激光发生器为脉冲激光器，脉冲宽度由摄像机的特点决定，重复频率由摄像机采集图像的帧频决定。设摄像机采集图像的速度为f帧/秒，摄像机外触发需要的脉冲电信号的低电平或高电平持续时间为μ毫秒，则激光发生器产生的重复脉冲激光信号的重复频率应该被设置为1/f秒，产生的重复脉冲激光信号的持续时间应该被设置为μ毫秒，参见图2所示，图2中以低电平作为摄像机的触发信号。

通过控制激光发生器产生激光信号的重复频率和激光持续时间，产生重复脉冲激光信号。重复脉冲激光信号经过分光器后产生多路重复脉冲激光信号。各路脉冲激光信号分别经光电转换器进行光电转换之后，产生严格同步的多路脉冲电信号，参见图3所示。这些脉冲电信号作为所有摄像机外同步信号，同时触发多台摄像机进行图像采集，实现摄像机之间的同步。

本发明中的分光器被放置于距摄像机工作区域尽量近的范围，该范围以在各个摄像机的摄像范围之外、并且距各个摄像机距离最近为准，以减少激光发生器产生的单路激光在传输过程中由于过早的分为多路激光所带来的能量传输衰减.另一方面，同与电缆传输电信号相比，光纤传输光信号具有低损耗的特点，因此尽量采用光纤传输光信号，减少电缆传输电信号的距离，从而减少电缆传递电信号的能力衰减.由于激光具有较强的抗干扰能力，采用发明的多摄像机同步装置可以降低由于触发信号较长距离传输而发生的能量损耗、减少触发信号受干扰的概率.

本发明中所使用的光纤、光电转换器、分光器、电缆的数量按如下方式确定：以n(n≥2)台摄像机为例，光纤数量为n+1，电缆数量为n，光电转换器数量为n，分光器数量为1，分光器的输出数量m应满足m≥n。

本发明中各个元器件的连接顺序依次为：激光发光器、一条光纤、分光器、n条光纤、n个光电转换器、n条电缆、n个摄像机，如图1所示，图中只示意了采用四个摄像机进行图像采集的情形。

最后所应说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明利用激光分光器进行多摄像机同步原理的前提下，还可以做出若干改进或等同替换，这些改进和等同替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于包括：激光发生器、光纤、分光器、光电转换器，由激光发生器发出的激光，经光纤传输至分光器，分光器将该激光分解为多路激光；分光器产生的每路激光均经过光纤连接到一个光电转换器，光电转换器将激光信号转换为电脉冲信号，这些电脉冲信号作为同步信号外触发各个摄像机进行图像采集，摄像机每接收一个触发脉冲即曝光一场图像并输出。

2.根据权利要求1所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的光纤、光电转换器的数量由需要同步的摄像机数目决定。

3.根据权利要求1所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：设有1个激光发生器。

4.根据权利要求1或3所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的激光发生器要能够产生与摄像机所要求的拍摄频率相同的重复脉冲激光信号。

5.根据权利要求1所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的分光器输入为一路激光信号，其输出产生与摄像机数目相同的多路激光信号。

6.根据权利要求1或5所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的分光器被放置于距所有摄像机的工作空间尽量近的距离，该范围以在各个摄像机的摄像范围之外、并且距各个摄像机距离最近为准。

7.根据权利要求1所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的光电转换器通过电缆与各个摄像机相连。

8.根据权利要求1所述的利用激光分光器进行多摄像机同步的装置，其特征在于：所述的激光发生器为脉冲激光器，能够产生可重复的脉冲激光信号，脉冲宽度由摄像机的特点决定。

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