CN102082957B

CN102082957B - 检验多视角采集系统的同步性的方法及装置

Info

Publication number: CN102082957B
Application number: CN2011100014439A
Authority: CN
Inventors: 戴琼海; 林星
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2031-01-05
Also published as: CN102082957A

Abstract

本发明提出一种检验多视角采集系统的同步性的方法和装置。其中，该方法包括以下步骤：通过多视角采集系统的各个视角相机采集同一图像序列的对象的状态；以及根据所述各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态，判断所述多视角采集系统是否同步。本发明的方法可根据需要验证不同级别的系统同步性的精度，从而保证多视角采集系统的不同步误差控制在不同的精度范围内，保证根据多视角采集系统采集的图像进行的计算的结果正确。

Description

检验多视角采集系统的同步性的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种检验多视角采集系统的同步性的方法及装置。

背景技术

实现动态场景的捕获与建模技术是推动未来视觉媒体革命的核心技术之一。长久以来，对现实世界信息的获取主要来源于单摄像机的捕获以及基于图形学的图形图像虚拟生成技术。但是，随着相关学科的发展及新技术需求的驱动，传统的单摄像机采集形式不能带给人眼深度感、立体感以及对对象的全方位的认识，而传统图形学的虚拟绘制技术受到复杂度、真实感的局限，无法有效地对复杂自然世界媒体的信息进行获取与表现。为此，提出了基于摄像机阵列的多视角的实时获取及重建技术，其不仅能够捕获场景与对象的几何结构信息、纹理信息和运动信息，还能够获取场景与对象表面的反射属性及环境光变化。通常，所搭建的多视角采集系统的各个视角相机需要同步采集以保证算法结果的准确性。

多视角采集系统的同步性的实现主要有两种方式，一种是利用使用相机的应用接口程序，使用软件实现同步；另一种是利用可编程相机的外触发功能，利用硬件产生外触发信号实现同步。后者使用硬件产生外触发信号的方法能够更精确的产生同步信号，但是，由于不定因素的影响，例如大批量数据传输、相机响应时间、图像丢帧等，最终所得到多视角图像之间的同步性无法得到保证。因此，需要一种方法检验多视角采集系统的同步性，从而保证算法结果的准确性。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提出一种检验多视角采集系统的同步性的方法和装置。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种检验多视角采集系统的同步性的方法，包括以下步骤：通过多视角采集系统的各个视角相机采集同一图像序列的对象的状态；以及根据所述各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态，判断所述多视角采集系统是否同步。

在本发明的一个实施例中，所述同一图像序列的对象的不同状态之间的间隔时间不大于所述多视角采集系统的同步精度，所述多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间不大于所述同一图像序列的对象的不同状态之间的间隔时间。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态判断所述多视角采集系统是否同步，进一步包括：如果所述各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态全部相同，则判断所述多视角采集系统同步；以及如果所述各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态不同，则判断所述多视角采集系统不同步。

本发明另一个方面还提出一种检验多视角采集系统的同步性的装置，包括：计数器和判断单元。其中，所述计数器用于按照预先设定的计数时间间隔计数，并通过所述多视角采集系统的各个视角相机同步采集所述计数器的计数；所述判断单元用于根据所述多视角采集系统的各个视角相机采集到的所述计数器的计数值，判断所述多视角采集系统是否同步。

在本发明的一个实施例中，所述计数器包括多位LED灯，所述多位LED用于显示所述计数器的二进制计数值。

在本发明的一个实施例中，所述预先设定的计数时间间隔不大于所述多视角采集系统的同步精度，也就是，所述多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔不大于所述多视角采集系统的同步精度。所述多视角采集系统的曝光时间不大于所述多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔。

本发明通过多视角采集系统的各个视角相机的短曝光设置采集高速计数工具并判断采集同一图像序列所得到的对象的状态是否一致来判断多视角采集系统的同步性，采用这种方式可根据需要验证不同级别的系统同步性的精度，从而保证多视角采集系统的不同步误差控制在不同的精度范围内，保证根据多视角采集系统采集的图像进行的计算的结果正确。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的检验多视角采集系统的同步性的方法的流程图；

图2为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间和多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔相同的时序图；

图3为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间小于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔的时序图；

图4为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间大于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔的时序图；

图5a为根据本发明的一个实施例的在视角相机的一个采样周期的初始时刻的16位LED灯的状态图；

图5b为根据本发明的一个实施例的在视角相机的一个采样周期的结束时刻的16位LED灯的状态图；以及

图6为本发明实施例的检验多视角采集系统的同步性的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示为本发明实施例的检验多视角采集系统的同步性的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S101，通过多视角采集系统的各个视角相机同步采集同一图像序列的对象的状态。

由于LED灯具有高亮度、响应速度快等特点，在本发明的一个实施例中，利用LED灯二进制计数的方式来验证系统的同步性。利用LED灯高低位排列和单片机计数/定时控制灯的亮灭来模拟二进制的秒表，各个视角相机同步采集高速计数的多位LED灯，最终得到的图像中包含特定的二进制计数值，也就是，为每一张图像打上了时间戳。

应注意的是，多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔应不大于所要检验的多视角采集系统的同步精度。此外，为了验证同步性，各个视角相机需要选择合理的曝光时间来捕捉LED灯的高速亮灭变化。具体讨论如下：

如图2所示为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间和多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔相同的时序图。由图2可知，当各个视角相机的曝光时间和多位LED灯亮灭的最低位时长相同时，在一次曝光时间内，只会出现同一个亮着的灯。虽然亮度可能不是满积分对应的情况，但是不会出现在一次曝光时间内最精确位点亮两次的情况，因此，各个视角相机的曝光时间可以等于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔。

如图3所示为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间小于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔的时序图。由图3可知，只要曝光时间小于多位LED灯亮灭的最低位时长，不论曝光时间设置的多端，在一次曝光时间内，总可能会采样到“1”和“0”两种状态，根据采集到的状态可以判断多视角采集系统的同步性。因此，各个视角相机的曝光时间可以小于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔。

如图4所示为多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间大于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔的时序图。由图4可知，当曝光时间大于多位LED灯亮灭的最低位时长时，就会有可能再一次曝光时间内采样到两个“1”，这样就无法根据采集到的状态判断多视角采集系统的同步性。因此，各个视角相机的曝光时间不可以大于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔。

综上所述，为了验证多视角采集系统的同步性，多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间应不大于多位LED灯的最低位时长，也就是，多视角采集系统的各个视角相机的曝光时间应不大于同一图像序列的对象的不同状态之间的间隔时间。

步骤S102，根据各个视角相机采集到的同一图像序列的对象的状态，判断多视角采集系统是否同步。

具体地，如果各个视角采集到的同一图像序列的对象的状态全部相同，则判断多视角采集系统同步；如果各个视角采集到的同一图像序列的对象的状态不全部相同，则判断多视角采集系统不同步。

根据本发明的一个实施例，假设要验证的多视角采集系统的同步精度为1ms，多位LED灯的最低位时长设置为1ms，各个视角相机的曝光时间设置为1ms。那么，比较各个视角相机采集到的同一序列图片中的LED灯的二进制计数值，如果所有视角相机在同一序列中的LED二进制计数值都相同，则表明多视角采集系统的同步精度能达到1ms，否则，表明系统的同步精度无法达到1ms。

在本发明的另一个实施例中，还可根据采集到的图像序列的状态测试相机的帧率。如图5a和图5b所示分别为根据本发明的一个实施例的在视角相机的一个采样周期的初始时刻和结束时刻的16位LED灯的状态图，其中，黑色表示灯亮。在图5a和图5b中，采样周期为50ms，视角相机的曝光时间为0.4ms，LED灯的亮灭周期为0.4ms，只看低八位，在采样周期的初始时刻的计数值为18，在采样周期的结束时刻的计数值为143，因此，测试得到的采样周期为0.4ms×(143-18)＝50ms，与设置值相同，表明相机在帧率为20pfs下是可以正常工作的。

为实现上述实施例，本发明还提出一种检验多视角采集系统的同步性的装置。如图6所示为本发明实施例的检验多视角系统的同步性的装置的结构示意图，该装置包括计数器10和判断单元20。

计数器10用于按照预先设定的计数时间间隔计数，并通过多视角采集系统30的各个视角相机同步采集计数器的计数。判断单元20用于根据多视角采集系统30的各个视角相机采集到的计数器10的计数值，判断所多视角采集系统30是否同步。

在本发明的一个实施例中，计数器10可包括多位LED灯(图中未示出)，以LED二进制计数的方式显示计数器的计数值。计数器10的预先设定的计数时间间隔不大于多视角采集系统30的同步精度，也就是，多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔不大于多视角采集系统30的同步精度。此外，多视角采集系统30的各个视角相机的曝光时间不大于多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔。

如果多视角采集系统的30各个视角相机采集到的同一序列图片中的多位LED灯的二进制计数值全部相同，则判断多视角采集系统30同步；如果多视角采集系统30的各个视角相机采集到的同一序列图片中的多位LED灯的二进制计数值不全部相同，则判断多视角采集系统30不同步。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种检验多视角采集系统的同步性的装置，其特征在于，包括计数器和判断单元，

所述计数器，用于按照预先设定的计数时间间隔计数，并通过所述多视角采集系统的各个视角相机同步采集所述计数器的计数值；以及

所述判断单元，用于根据所述多视角采集系统的各个视角相机采集到的所述计数器的计数值，判断所述多视角采集系统是否同步，

其中，所述计数器包括多位LED灯，所述多位LED灯用于显示所述计数器的二进制计数值，所述预先设定的计数时间间隔不大于所述多视角采集系统的同步精度，所述多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔不大于所述多视角采集系统的同步精度，且所述多视角采集系统的曝光时间不大于所述多位LED灯的最低位的亮灭时间间隔，

所述判断单元根据所述多视角采集系统的各个视角相机采集到的所述计数器的计数值判断所述多视角采集系统是否同步，进一步包括：

如果所述多视角采集系统的各个视角相机采集到的同一序列图片中的多位LED灯的二进制计数值全部相同，则判断所述多视角采集系统同步；

如果所述多视角采集系统的各个视角相机采集到的同一序列图片中的多位LED灯的二进制计数值不全部相同，则判断所述多视角采集系统不同步。