CN106303257A - 一种同步控制方法、装置及图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步控制方法、装置及图像采集系统，属于图像采集技术领域。该同步控制方法应用于一种图像采集系统，所述方法包括：控制装置获取图像；将图像发送到投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至摄像头；当投影仪完成所接收到的图像的投影时，控制装置产生垂直同步信号，并将垂直同步信号发送到摄像头，以使接收到所述抓拍指令的摄像头在垂直同步信号的触发下抓拍当前投影仪的投影图像；获取摄像头抓拍的当前投影仪投影图像的抓拍图像。该同步控制方法有效地改善了环境中日光灯的闪烁对投影仪投出的图像造成干扰导致摄像头抓拍图像的质量较差的问题，且提高了图像采集的速度。

Description

一种同步控制方法、装置及图像采集系统

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，具体而言，涉及一种同步控制方法、装置及图像采集系统。

背景技术

光学三维测量技术是一种测量三维物体形貌的技术。其中，相位测量轮廓术(PMP)是利用商用投影仪投出的光栅图像在被测物体表面发生形变，摄像头对变形的光栅图像进行采集而获取物体三维信息并在此基础上进行重建的一种方法。

现有的三维测量技术的主要原理是：计算机发送投影指令给投影仪，投影仪对被测物体投射多帧相移光栅图像，与此同时，图像采集板卡经过计算机程序时序控制后，发出触发信号给摄像头，触发摄像头采集含有被测物体三维信息的光栅图像并将拍摄到的光栅图像传输至计算机图像采集板卡，然后计算机利用相关算法(PMP)计算，获取物体的三维数据进行重建。

然而，现有的方案中，投影仪投影图片和摄像头抓拍图片并不是完全同步的，因为信号在传输过程中存在延时，导致投影仪投出图片后摄像头并不能立即抓拍到。需要让投影仪投出一幅图片后“等待”一段时间，然后在控制摄像头对其所投影的图像进行抓拍。但是这种“等待”不仅降低了图像采集的速度，又会使得环境中日光灯的闪烁对投影仪投出的图片造成干扰，导致摄像头抓拍图像的质量较差，最终使得重建效果不理想。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种同步控制方法及装置，通过控制摄像头的硬件同步，有效地实现了投影仪投影图片和摄像头抓拍图片的同步，改善了图像采集的速度慢、摄像头抓拍图像的质量较差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种图像采集系统，能够有效地实现投影仪投影的图片和摄像头抓拍的图片的同步。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种同步控制方法，应用于一种图像采集系统，所述系统包括控制装置、投影仪及摄像头，所述控制装置包括显卡和图像采集卡，所述显卡与所述投影仪耦合，所述图像采集卡与所述摄像头耦合，所述显卡的垂直同步信号输出端与所述摄像头的外部同步输入端耦合，所述垂直同步信号输出端用于输出垂直同步信号。所述方法包括：所述控制装置获取图像；所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪投影，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头；当所述投影仪完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头，以使所述摄像头接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像；所述控制装置获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种同步控制装置，所述同步控制装置包括：第一获取模块、第一发送模块、第二发送模块及第二获取模块。其中，第一获取模块用于获取图像；第一发送模块用于将所述图像发送到所述投影仪投影，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头；第二发送模块用于当所述投影仪完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头，以使所述摄像头接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像；第二获取模块，用于获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。

第三方面，本发明实施例还提供了一种图像采集系统，包括控制装置、投影仪及摄像头，所述控制装置包括显卡和图像采集卡，所述显卡与所述投影仪耦合，所述图像采集卡与所述摄像头耦合，所述显卡的垂直同步信号输出端与所述摄像头的外部同步输入端耦合，所述垂直同步信号输出端用于输出垂直同步信号。所述控制装置用于获取图像，将所述图像发送到所述投影仪投影，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头，当所述投影仪完成所接收到的当前图像的投影时，产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头。所述投影仪用于投影接收到的图像。所述摄像头用于在接收到所述控制装置发送的抓拍指令后，在所接收到的垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像，并将所抓拍到的图像发送到所述控制装置。所述控制装置还用于获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。

本发明实施例提供的同步控制方法及装置中，控制装置将所获取的图像发送到投影仪投影，并按照预设规则发送抓拍指令至摄像头。当投影仪完成所接收到的图像的投影时，控制装置将产生垂直同步信号，并将所产生垂直同步信号发送到摄像头，以使接收到抓拍指令的摄像头在垂直同步信号的触发下抓拍当前投影仪的投影图像。也就是说，本实施例可以控制摄像头在接收到控制装置发送的抓拍指令进入外触发模式，等待外部同步输入端接收到有效触发信号后即进行抓拍。其中，所述的有效触发信号即为投影仪投影完一帧图像后所产生的垂直同步信号。相比于现有的通过软件直接控制摄像头抓拍的方法，本发明实施例提供的同步控制方法及装置利用了显卡输出的垂直同步信号触发摄像头，有效地实现投影仪投影图像和摄像头抓拍图像的同步，即保证了投影仪每投影完一帧图像时，摄像头能够同步进行抓拍，有效地改善了环境中日光灯的闪烁对投影仪投出的图像造成干扰导致摄像头抓拍图像的质量较差的问题，且提高了图像采集的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种图像采集系统的结构示意图；

图2示出了VGA接口的结构示意图；

图3示出了显卡的VGA接口输出的垂直同步信号的时序图；

图4示出了本发明实施例提供的一种接口电路的电路图；

图5示出了本发明实施例提供的一种同步控制方法的方法流程图；

图6示出了本发明实施例提供的一种同步控制装置的结构框图；

图7示出了投影仪投出的四幅光栅图像的示意图；

图8示出了采用现有软件同步方法的图像采集系统所获取到的图7示出的四幅光栅图像的抓拍图像；

图9示出了本发明实施例提供的同步控制方法的图像采集系统所获取到的图7示出的四幅光栅图像的抓拍图像；

图10示出了图7所示的四幅抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；

图11示出了图8所示的四幅抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；

图12示出了图9所示的四幅抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

现有的用于物体三维测量的相位测量轮廓系统中，投影仪投影图像和摄像头抓拍图像并不是完全同步的，因为信号在传输过程中存在延时，导致投影仪投出图片后摄像头并不能立即抓拍到。需要让投影仪投出一幅图片后“等待”一段时间，然后再控制摄像头对其所投影的图像进行抓拍。但是这种“等待”不仅降低了图像采集的速度，又会使得环境中日光灯的闪烁对投影仪投出的图片造成干扰，导致摄像头抓拍图像的质量较差，最终使得被测物体的三维重建效果不理想。鉴于此，本发明实施例提供了一种图像采集系统，用于实现投影仪投影图像和摄像头抓拍图像的同步，以改善图像采集速度较慢、摄像头抓拍图像的质量较差的问题，以得到较理想的三维重建效果。

如图1所示，本实施例提供的图像采集系统100包括控制装置110、投影仪120及摄像头130。其中，控制装置110包括显卡和图像采集卡，显卡与投影仪120耦合，图像采集卡与摄像头130耦合，所述显卡的垂直同步信号输出端与摄像头130的外部同步输入端耦合，垂直同步信号输出端用于输出垂直同步信号。所述控制装置110用于获取图像，将所述图像发送到所述投影仪120投影，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130，当所述投影仪120完成所接收到的当前图像的投影时，产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头130。其中，垂直同步信号可以表示为VSYNC。所述投影仪120用于投影接收到的图像。所述摄像头130用于在接收到所述控制装置110发送的抓拍指令后，在所接收到的垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪120的投影图像，并将所抓拍到的图像发送到所述控制装置110。所述控制装置110还用于获取所述摄像头130抓拍的当前所述投影仪120投影图像的抓拍图像。

本实施例中，控制装置110为计算机。当然，也可以采用平板电脑、包括显卡及图像采集卡的智能手机等。投影仪120为商用投影仪。需要说明的是，本实施例中，摄像头130的快门速度大于显卡的扫描频率。本实施例中，控制装置110的显卡及投影仪120均具有VGA接口，显卡及投影仪120通过VGA连接线耦合，摄像头130与图像采集卡通过数据总线耦合。

图2示出了VGA接口的结构示意图。VGA接口采用非对称分布的15pin连接方式。其工作原理为：计算机获取到的数字信号形式的图像信息，被显卡中的数/模转换器转换为R、G、B三原色信号及水平同步信号、垂直同步信号，进而通过连接线传输到投影仪120，其中，带阴影的第14端口即为垂直同步信号输出端。

投影仪120显示时，从屏幕的左上方开始，从左到右、从上到下逐行扫描，每扫描完一行，扫描点回到下一行的起始位置，期间消隐信号对扫描点消隐，每行结束时，用水平同步信号进行同步，也就是说光栅扫描线需要回到水平初始位置时插入水平同步信号；扫描完所有行时，插入垂直同步信号，使扫描点回到屏幕左上方，并为下一次扫描做准备。水平同步脉冲和垂直同步脉冲的组合形成复合同步脉冲，这样就可以使图像投射并显示到屏幕上。其中，显卡输出的垂直同步信号的时序图如图3所示，VSYNC表示垂直同步信号，DATA表示图像数据。

摄像头130为支持外触发模式的工业摄像头。正常模式下，摄像头130开始工作后，就是一直连续的采集图像，即采集完当前帧图像后，就马上开始下一帧图像的采集，如此循环。在一些工业应用上，并不需要摄像头一直连续采集图像，而是等待特定的事件发生后，才希望摄像头130采集一帧图像，并得到处理后的结果。这种情况下，就需要使用外触发模式，即硬件触发模式。支持这种工作方式的工业摄像头，都会在摄像头130上留有专用的触发接头，即外部同步输入端。进入触发模式后，摄像头130会等待有效的触发信号，信号的有效性可以通过软件来设置，例如高、低电平方式或者上、下边沿跳变方式，如果一直没有有效触发信号，则摄像头130不会输出任何图像数据。

进一步的，显卡的垂直同步信号输出端与摄像头130的外部同步输入端耦合，使得垂直同步信号输出端输出的垂直同步信号作为有效触发信号输入摄像头130的外部同步输入端，以控制摄像头130的快门。

本实施例中，实现显卡的垂直同步信号输出端与摄像头130的外部同步输入端耦合的具体方式为：在显卡与摄像头130之间设置接口电路，即显卡的垂直同步信号输出端与摄像头130的外部同步输入端通过接口电路耦合。该接口电路用于提取出显卡输出的垂直同步信号，并根据摄像头130的外部同步输入端的输入电压对显卡输出的垂直同步信号进行处理，以使得处理后的垂直同步信号与摄像头130的外部同步输入端的输入电压匹配。

进一步的，本图像采集系统100还包括一个接口分配器，当显卡的输出接口为VGA接口时，该接口分配器为VGA分配器。本实施例中，该接口分配器包括一个输入端和两个输出端，其中，输入端与显卡的VGA接口耦合，一个输出端与投影仪120的VGA接口耦合，另一个输出端中的垂直信号输出端与接口电路的信号输入端耦合。

在本实施例的一种具体实施方式中，摄像头130的外部同步输入端为高电平触发，而垂直同步信号为低电平有效。此时，需要对提取出的垂直同步信号进行反相及电压放大处理，以匹配外部同步输入端的输入参数。

此时，如图4所示，上述接口电路可以包括：三极管Q、第一电阻R1、第二电阻R2、直流电源U及稳压二极管D。其中，三极管Q的基极与第一电阻R1的一端耦合，第一电阻R1的另一端与显卡的垂直同步信号输出端Vsync_IN耦合。摄像头130的外部同步输入端Vsync_OUT及第二电阻R2的一端均与三极管Q的集电极耦合，第二电阻R2的另一端与直流电源U耦合。三极管Q的发射级接地。稳压二极管D的阳极接地，阴极与摄像头130的外部同步输入端Vsync_OUT耦合。

在本发明的一种具体实施方式中，上述直流电源U输出的电压值为12V，电流为1A，第一电阻R1为150欧，第二电阻R2为2.2千欧，三极管Q为型号为2N3904的NPN三极管，稳压二极管D的稳压值为5.1V。

需要说明的是，本实施例中，接口电路不限于上述电路结构，也可以采用其它能够对上述垂直同步信号输出端输出的垂直同步信号进行处理，使处理后的垂直同步信号满足摄像头130的外部同步输入端的输入参数的电路。

下面将进一步对该图像采集系统100的工作原理进行说明：

通过控制装置110将摄像头130设置为外触发模式，即硬件触发模式，其中，外触发模式为低电平触发模式、高电平触发模式、上升沿触发模式或下降沿触发模式中的任一种。

控制装置110获取到所需要投影的图像后，将所需要投影的图像发送到投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至摄像头130。摄像头130接收到所述抓拍指令后，开启外触发模式，开始等待有效的外部触发信号以控制快门的开启。投影仪120投影完所接收到的当前帧图像时，控制装置110的显卡将产生一个垂直同步信号，并将所产生的垂直同步信号发送至摄像头130的外部同步输入端，该垂直同步信号即为有效的外部触发信号。摄像头130接收到垂直同步信号后开启快门对当前投影仪120的投影图像进行抓拍，将所抓拍的图像发送到控制装置110的图像采集卡，完成对投影仪120所投影的图像的同步采集。

具体的，控制装置110中执行的同步控制方法将在以下的实施例中描述。

如图5所示，本发明实施例提供了一种同步控制方法，应用于上述图像采集系统100。所述方法包括以下步骤：

步骤S510，控制装置110获取图像；

其中，所述图像可以预先存储在控制装置110中，也可以通过控制装置110的输入输出接口输入。此外，所述图像可以为一幅，也可以为多幅。当为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，例如可以按照获取图像的时间先后顺序排列，或者也可以按照图像的命名规则排列。

步骤S520，所述控制装置110将所述图像发送到所述投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130；

通过显卡将所要投影的数字信号格式的图像信息转换为模拟信号发送到投影仪120中投影。按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130，所述抓拍指令用于控制摄像头130进入外触发模式。摄像头130接收到抓拍指令后，等待有效触发信号，当摄像头130接收到有效触发信号时，控制摄像头130的快门开启，对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。

需要说明的是，进行步骤S520之前，需要将摄像头130的抓拍模式设置为外触发模式，其中，所述外触发模式可以为低电平触发模式、高电平触发模式、上升沿触发模式或下降沿触发模式中的任一种。

步骤S530，当投影仪120完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置110产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头130；

当投影仪120完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置110产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头130，以使摄像头130接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪120的投影图像。

投影仪120投影的刷新率受显卡控制，显卡完成一帧的扫描后就会产生一个垂直同步信号，垂直同步信号指示着前一帧扫描的结束和新一帧扫描的开始。垂直同步信号是一个持续时间比较长的脉冲，可能持续一行或几行的扫描时间，在这段时间内，没有像素信号出现。因此，本实施例利用该垂直同步信号作为摄像头130的硬件同步的有效触发信号。摄像头130接收到抓拍指令进入外触发模式的条件下，当所述投影仪120完成所接收到的图像的投影时，即完成所接收到的当前帧图像的扫描的同时，摄像头130接收到显卡发送的垂直同步信号，在所接收到的垂直同步信号的触发下，对投影仪120投影的当前帧图像进行抓拍，有效地实现了投影仪120投影图像和摄像头130抓拍图像的同步。

此外，需要说明的是，摄像头130的外触发模式可以根据垂直同步信号进行设置，例如，当垂直同步信号为低电平有效时，可以将投影仪120的外触发模式设置为低电平触发模式。

步骤S540，所述控制装置110获取摄像头130抓拍的当前投影仪120投影图像的抓拍图像。

摄像头130在垂直同步信号的触发下对当前投影仪120的投影图像进行抓拍后，可以将抓拍到的图像经过数据总线传输到控制装置110的图像采集卡。当然，当摄像头130与控制装置110建立无线通信连接时，也可以通过无线传输方式将抓拍到的图像发送到控制装置110。

在本实施例的一种具体实施方式中，步骤S540中，所述控制装置110将所述图像发送到所述投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130的方式可以为：控制装置110每发送一幅图像至所述投影仪120后，延时预设时间，发送抓拍指令至所述摄像头130，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪120。其中，预设时间根据显卡的扫描频率及摄像头130的抓拍频率设置，可以根据多次试验得到。此时，通过抓拍指令及垂直同步信号的配合，可以有效地确保控制装置110发送的每一幅图像均能在投影完成即扫描完成时同步被摄像头130抓拍，有效地实现了投影仪120投影图像和摄像头130抓拍图像的同步。

具体的，当图像为一幅时，控制装置110将该图像发送到投影仪120，并以将该图像发送到投影仪120的时间点为起点，延时预设时间后，发送抓拍指令至摄像头130。摄像头130接收到该抓拍指令后进入外触发模式，当接收到垂直同步信号时即对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。

当图像为多幅时，多幅图像按照预设顺序排列。控制装置110将第一幅图像作为当前图像，将当前图像发送到投影仪120，以将当前图像发送到所述投影仪120的时间为起点，延时预设时间间隔后，发送抓拍指令至所述摄像头130。摄像头130获取到该抓拍指令后进入外触发模式，当接收到垂直同步信号时即对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。

同理，控制装置110将第二幅图像作为当前图像，将当前图像发送到投影仪120，以将当前图像发送到所述投影仪120的时间为起点，延时预设时间间隔后，发送抓拍指令至所述摄像头130。摄像头130获取到该抓拍指令后再次进入外触发模式，当接收到垂直同步信号时即对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。

依次类推，控制装置110依次将剩余图像作为当前图像，重复执行将当前图像发送到投影仪120，以将当前图像发送到所述投影仪120的时间为起点，延时预设时间间隔后，发送抓拍指令至所述摄像头130的步骤。直至获取到所有图像的抓拍图像。

需要说明的是，上述第一幅、第二幅均表示图像的排列位置，即第一幅图像为排在第一位的图像，第二幅图像为排在第二位的图像。

在本实施例的另一种具体实施方式中，当上述图像为一幅时，所述控制装置110将所述图像发送到所述投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130的方式还可以为：控制装置110将该图像发送到所述投影仪120后，直接发送抓拍指令至摄像头130。摄像头130获取到该抓拍指令后进入外触发模式，当获取到垂直同步信号后，开启快门对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。然而，由于信号传输的延迟，此时摄像头130获取到的垂直同步信号可能并不是上述图像在投影仪120中扫描完成时生成的垂直同步信号，而是上述图像的前一帧图像在投影仪120中扫描完成时生成的垂直同步信号。

因此，为了确保获取到所需要的图像，控制装置110获取摄像头130抓拍的当前所述投影仪120投影图像的抓拍图像的步骤之后，还包括：

将获取到的抓拍图像与预设的背景图像进行对比，当不满足预设条件时，重复执行发送抓拍指令至所述摄像头130的步骤，直至获取到的抓拍图像满足预设条件。其中，预设的背景图像可以为当投影仪120不工作时，摄像头130抓拍到的待测物体的图像。预设条件可以根据具体所需要投影的图像投影到待测物体表面时，摄像头130通过现有的软件同步方式实际抓拍到的覆盖有投影图像的待测物体图像中的特征点设置。

此外，当上述图像为多幅时，多幅图像按预设顺序排列，控制装置110将第一幅图像作为当前图像，将当前图像发送到投影仪120后，直接发送抓拍指令至摄像头130。摄像头130获取到该抓拍指令后进入外触发模式，当获取到垂直同步信号后，开启快门对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。控制装置110获取摄像头130抓拍的当前所述投影仪120投影图像的抓拍图像，将获取到的抓拍图像与预设的背景图像进行对比。

当不满足预设条件时，对所获取到的抓拍图像进行标记，将与当前图像相邻的下一幅图像作为当前图像，重复执行将当前图像发送到投影仪120后，直接发送抓拍指令至摄像头130的步骤，直至将最后一幅图像。

当满足预设条件时，不对所获取到的抓拍图像进行标记处理，直接将与当前图像相邻的下一幅图像作为当前图像，重复执行将当前图像发送到投影仪120后，直接发送抓拍指令至摄像头130的步骤，直至将最后一幅图像。

将排在最后的一幅图像发送到投影仪120，并直接发送抓拍指令至摄像头130后，获取标记的抓拍图像的数量。需要说明的是，上述过程中标记的抓拍图像均为出错图像，首次获得的满足预设条件的抓拍图像即为控制装置110所发送的第一幅图像的抓拍图像。

获取到标记的抓拍图像的数量后，连续发送与标记的抓拍图像相同数量的抓拍指令至摄像头130，以完成后续几幅图像的抓拍。例如，上述多幅图像为十幅，控制装置110发送前三幅图像后及抓拍指令后，相应获取到的图像均不满足预设条件，即对获取到的前三幅抓拍图像均进行了标记。而获取到的第四幅抓拍图像满足预设条件，即表示第四幅抓拍图像为控制装置110发送的第一幅图像所对应的抓拍图像。相应的，当发送完第十幅图像及对应的抓拍指令后，所获取到的第十幅抓拍图像即为控制装置110发送的第七幅图像所对应的抓拍图像。因此，为了能够获取到控制装置110发送的第八幅至第十幅图像对应的抓拍图像，则需要再连续发送三个抓拍指令，以使得摄像头130在第八幅至第十幅图像相继投影完成时所产生的垂直控制信号的触发下分别对第八幅至第十幅图像的投影图像进行同步抓拍。

另外，当所述图像为多幅图像，且多幅图像按照预设顺序排列时，在本实施例的另一种具体实施方式中，所述控制装置110将所述图像发送到所述投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130的方式还可以为：

控制装置110依次将所述多幅图像发送至所述投影仪120，且每发送一幅图像至所述投影仪120后，发送抓拍指令至所述摄像头130，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪120；将所述多幅图像中排在最后的一幅图像发送至所述投影仪120，且将抓拍指令发送至所述摄像头130后，再次执行所述的依次将所述多幅图像发送至所述投影仪120，且每发送一幅图像至所述投影仪120后，发送抓拍指令至所述摄像头130的步骤。

也就是说，将上述多幅图像定义为一组图像，按照上述多幅图像的排列顺序重复发送两组图像至投影仪120，且每发送一幅图像至投影仪120后，发送抓拍指令至摄像头130，以控制摄像头130进入外触发模式，待接收到垂直同步信号后开启快门对当前投影仪120所投影的图像进行抓拍。再发送下一幅图像至投影仪120，并发送抓拍指令至摄像头130，直至将该组图像中的最后一幅图像发送至投影仪120，并发送抓拍指令至摄像头130后，再次将该组图像中的第一幅图像发送至投影仪120，重复上述过程，直至再次将该组图像中的最后一幅图像发送至投影仪120，并发送抓拍指令至摄像头130。

例如，上述一组图像包括十幅图像，则此时可以获得20幅抓拍图像，控制装置110获取到20幅抓拍图像后，可以进一步从这20幅抓拍图像中获得上述十幅图像分别对应的抓拍图像。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，本实施例还提供了一种同步控制装置，运行于上述图像采集系统中的控制装置110。如图6所示，所述同步控制装置111包括：第一获取模块601、第一发送模块602、第二发送模块603及第二获取模块604。

其中，第一获取模块601用于获取图像。第一发送模块602用于将所述图像发送到所述投影仪120，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头130。第二发送模块603用于当所述投影仪120完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头130，以使所述摄像头130接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪120的投影图像。第二获取模块604用于获取所述摄像头130抓拍的当前所述投影仪120投影图像的抓拍图像。

在本实施例的一种实施方式中，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述第一发送模块602具体用于：每发送一幅图像至所述投影仪120后，延时预设时间，发送抓拍指令至所述摄像头130，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪120。

在本实施例的另一种实施方式中，当所述图像为一幅图像时，所述第一发送模块602具体用于将所述图像发送到所述投影仪120后，发送抓拍指令至所述摄像头130。此时，所述同步控制装置111还包括判断模块。该判断模块用于将获取到的抓拍图像与预设的背景图像进行对比，当不满足预设条件时，重复执行发送抓拍指令至所述摄像头130的步骤，直至获取到的抓拍图像满足预设条件。

在本实施例的另一种实施方式中，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述第一发送模块602具体用于：依次将所述多幅图像发送至所述投影仪120，且每发送一幅图像至所述投影仪120后，发送抓拍指令至所述摄像头130，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪120；将所述多幅图像中排在最后的一幅图像发送至所述投影仪120，且将抓拍指令发送至所述摄像头130后，再次执行所述的依次将所述多幅图像发送至所述投影仪120，且每发送一幅图像至所述投影仪120后，发送抓拍指令至所述摄像头130的步骤。

在发明实施例提供的一种具体应用场景中，将本发明提供给的图像采集系统100应用于相位测量轮廓术(PMP)。如图1所示，将控制装置110中预先存储的多幅光栅图像发送到投影仪120，投影仪120依次将所获取的光栅图像投影到待测物体S的表面，并同步控制摄像头130采集投影仪120相继投影的多幅光栅图像，以进一步获取并分析摄像头130采集的多幅光栅图像，获取待测物体S的三维结构信息。

假设上述投影仪120投影的多幅光栅图像分别为如图7所示的四幅光栅图像，图7中，(1)示出了第一幅光栅图像，(2)示出了第一幅光栅图像，(3)示出了第三幅光栅图像，(4)示出了第四幅光栅图像。通过采用现有软件同步方法的图像采集系统依次将上述四幅光栅图像投影到白色墙壁上，所获取到的抓拍图像如图8所示。图8中，(1)示出了第一幅光栅图像的抓拍图像，(2)示出了第二幅光栅图像的抓拍图像，(3)示出了第三幅光栅图像的抓拍图像，(4)示出了第四幅光栅图像的抓拍图像。相同条件下，采用本实施例提供的同步控制方法的图像采集系统依次将上述四幅光栅图像投影到白色墙壁上，所获取到的抓拍图像如图9所示。图9中，(1)示出了第一幅光栅图像的抓拍图像，(2)示出了第二幅光栅图像的抓拍图像，(3)示出了第三幅光栅图像的抓拍图像，(4)示出了第四幅光栅图像的抓拍图像。

对比上述图8与图9可以看出，图8中的光栅图像较图9有明显的横纹，说明在相同的实验环境下，也就是说不考虑其它误差因素的影响下，本发明实施例本实施例提供的同步控制方法所获取的抓拍图像更为清晰，有效防止了环境中日光灯闪烁的干扰。

下面通过对上述抓拍图像的灰度数据的分析来进行说明。图10示出了图7所示的四幅光栅图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线。其中，曲线A1表示图7中(1)示出的第一幅光栅图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线B1表示图7中(2)示出的第二幅光栅图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线C1表示图7中(3)示出的第三幅光栅图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线D1表示图7中(4)示出的第四幅光栅图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线。

图11示出了图8所示的四幅抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化情况。其中，曲线A2表示图8中(1)示出的第一幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线B2表示图8中(2)示出的第二幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线C2表示图8中(3)示出的第三幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线D2表示图8中(4)示出的第四幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线。

图12示出了图9所示四幅抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化情况。其中，曲线A3表示图9中(1)示出的第一幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线B3表示图9中(2)示出的第二幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线C3表示图9中(3)示出的第三幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线；曲线D3表示图9中(4)示出的第四幅光栅图像的抓拍图像的第355列像素点的灰度值的变化曲线。

需要说明的是，上述的第355列像素点也可以选取其它像素行或列代替，只需保证所有抓拍图像均选取同样的像素行或列即可。图10、图11和图12中，横坐标为像素点的相位，纵坐标为灰度值。

如图10所示，图7所示的光栅图像的第355列的灰度变化值均呈正弦波变化。由于在相同的实验环境下，环境光、噪声、非线性等误差的干扰，摄像头抓拍的图像并不是完全严格正弦变化的，但对比图11和图12仍然可以看出，图12中的曲线较第一幅曲线图中的曲线而言更为平滑，毛刺较少，说明本发明实施例提供的同步控制方法能够有效地减小了环境中日光灯闪烁对摄像头抓拍到的光栅图像的干扰。

综上所述，相比于现有的通过软件直接控制摄像头抓拍的方法，本发明实施例提供的同步控制方法及装置利用了显卡输出的垂直同步信号触发摄像头130，有效地实现投影仪120投影图像和摄像头130抓拍图像的同步，即保证了投影仪120每投影完一帧图像时，摄像头130能够同步进行抓拍，有效地改善了环境中日光灯的闪烁对投影仪120投出的图像造成干扰导致摄像头130抓拍图像的质量较差的问题。现有采用软件同步的方法时，投影仪的扫描频率一般为5帧/s，而采用本发明实施例提供的同步控制方法时，由于省去了投影仪120“等待”的时间，扫描频率可达到25帧/s，提高了投影仪120的投影速度和摄像头获取图像信息的速度，提高了图像采集系统100的效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种同步控制方法，其特征在于，应用于一种图像采集系统，所述系统包括控制装置、投影仪及摄像头，所述控制装置包括显卡和图像采集卡，所述显卡与所述投影仪耦合，所述图像采集卡与所述摄像头耦合，所述显卡的垂直同步信号输出端与所述摄像头的外部同步输入端耦合，所述垂直同步信号输出端用于输出垂直同步信号，所述方法包括：

所述控制装置获取图像；

所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头；

当所述投影仪完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头，以使所述摄像头接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像；

所述控制装置获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头的步骤，包括：

所述控制装置每发送一幅所述图像至所述投影仪后，延时预设时间，发送抓拍指令至所述摄像头，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述图像为一幅图像时，所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头的步骤包括：

所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头；

所述控制装置获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像的步骤之后，还包括：

将获取到的抓拍图像与预设的背景图像进行对比，当不满足预设条件时，重复执行发送抓拍指令至所述摄像头的步骤，直至获取到的抓拍图像满足预设条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述的控制装置将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头的步骤，包括：

所述控制装置依次将所述多幅图像发送至所述投影仪，且每发送一幅图像至所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪；

将所述多幅图像中排在最后的一幅图像发送至所述投影仪，且将抓拍指令发送至所述摄像头后，再次执行所述的依次将所述多幅图像发送至所述投影仪，且每发送一幅图像至所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的所述控制装置将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头的步骤之前，还包括：

将所述摄像头设置为外触发模式，其中，所述外触发模式为低电平触发模式、高电平触发模式、上升沿触发模式或下降沿触发模式中的任一种。

6.一种同步控制装置，其特征在于，所述同步控制装置包括：

第一获取模块，用于获取图像；

第一发送模块，用于将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头；

第二发送模块，用于当所述投影仪完成所接收到的图像的投影时，所述控制装置产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头，以使所述摄像头接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像；

第二获取模块，用于获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。

7.根据权利要求6所述的同步控制装置，其特征在于，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述第一发送模块具体用于：

每发送一幅图像至所述投影仪后，延时预设时间，发送抓拍指令至所述摄像头，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪。

8.根据权利要求6所述的同步控制装置，其特征在于，当所述图像为一幅图像时，所述第一发送模块具体用于将所述图像发送到所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头；

所述同步控制装置还包括：判断模块，用于将获取到的抓拍图像与预设的背景图像进行对比，当不满足预设条件时，重复执行发送抓拍指令至所述摄像头的步骤，直至获取到的抓拍图像满足预设条件。

9.根据权利要求6所述的同步控制装置，其特征在于，当所述图像为多幅图像时，所述多幅图像按照预设顺序排列，所述第一发送模块具体用于：

依次将所述多幅图像发送至所述投影仪，且每发送一幅图像至所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头，再发送与该图像相邻的下一幅图像至所述投影仪；

将所述多幅图像中排在最后的一幅图像发送至所述投影仪，且将抓拍指令发送至所述摄像头后，再次执行所述的依次将所述多幅图像发送至所述投影仪，且每发送一幅图像至所述投影仪后，发送抓拍指令至所述摄像头的步骤。

10.一种图像采集系统，其特征在于，包括控制装置、投影仪及摄像头，所述控制装置包括显卡和图像采集卡，所述显卡与所述投影仪耦合，所述图像采集卡与所述摄像头耦合，所述显卡的垂直同步信号输出端与所述摄像头的外部同步输入端耦合，所述垂直同步信号输出端用于输出垂直同步信号，

所述控制装置用于获取图像，将所述图像发送到所述投影仪，并按照预设规则发送抓拍指令至所述摄像头，当所述投影仪完成所接收到的当前图像的投影时，产生垂直同步信号，将所述垂直同步信号发送到所述摄像头；

所述投影仪用于投影接收到的图像；

所述摄像头用于在接收到所述控制装置发送的抓拍指令后，在所接收到的垂直同步信号的触发下抓拍当前所述投影仪的投影图像，并将所抓拍到的图像发送到所述控制装置；

所述控制装置还用于获取所述摄像头抓拍的当前所述投影仪投影图像的抓拍图像。