CN107172371A - 一种多镜头相机同步曝光控制系统及方法 - Google Patents

一种多镜头相机同步曝光控制系统及方法 Download PDF

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范乃峰
应李勇
柯瀚
陈彪
芦晋君
陈恩国
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Abstract

本发明涉及一种多镜头相机同步曝光控制系统及方法，其中，该系统包括本地晶振模块、主时钟生成模块、行场信号生成模块和至少一个触发模块；本地晶振模块，分别与主时钟生成模块和行场信号生成模块连接；主时钟生成模块，分别与至少一个触发模块连接；行场信号生成模块，分别与至少一个触发模块连接；图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。本发明由于向图像采集模块发送的信号来自同一个本地晶振，因此误差和延时极小，从而能够解决多镜头相机曝光同步的问题。

Description

一种多镜头相机同步曝光控制系统及方法
技术领域
本发明涉及航空摄影测量技术领域，具体涉及一种多镜头相机同步曝光控制系统及方法。
背景技术
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。目前市场的倾斜摄影设备，多数通过组装单个镜头的相机或手机以实现多个角度对地物的拍摄。该方式具有明显的缺点：1)独立拍摄单元组装的相机在拍摄曝光一致性，GPS定位同步性方面，实现比较困难；2)利用市场已有成品相机的组合，组合过程比较困难，受限于，体积、重量、形状等，往往尺寸偏大、重量大，仅限于大型无人机搭载使用；3)数据存储比较分散，每个拍摄单元只能使用自己原有的存储结构(基本为sd存储卡，存储读写速度慢，容量有限)，存储介质分布在各个相机，数据汇总比较繁琐。后期生产处理时，数据整理非常困难；4)成本高，组装复杂，产品品质一致性差，受限于上游成品的供货，不便于实现批量化供货；5)受限于成品相机的技术指标，技术改进优化空间较小，参数调整灵活性差；6)原相机冗余(无用)的零部件较多，无法拆解去除，增加整机重量。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种多镜头相机同步曝光系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多镜头相机同步曝光控制系统，包括本地晶振模块、主时钟生成模块、行场信号生成模块、至少一个触发模块和至少一个图像传感模块；
所述本地晶振模块，分别与主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
所述主时钟生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将传感器主时钟信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述行场信号生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
本发明的有益效果是：1)由于向图像采集模块发送的信号来自同一个本地晶振，因此误差和延时极小，从而能够解决多镜头相机曝光同步的问题。
2)采用一体集成化设计，精简了多镜头相机的结构，减少相机的体积和重量，结构紧凑，便于使用和安装。
3)解决了该设备批量化、流水线生产的难题，成倍降低产品成本，使该产品在行业内大面积推广，广泛应用成为可能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述系统还包括复位模块，所述复位模块分别与所述主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
进一步，所述图像传感模块为IMX178传感器。
进一步，所述主时钟生成模块和行场信号生成模块采用FPGA处理板的曝光时序发生器。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种多镜头相机同步曝光控制方法，包括：
本地晶振模块控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
主时钟生成模块通过触发模块将传感器主时钟信号发送至图像传感模块；
行场信号生成模块通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至图像传感模块；
图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
本发明的有益效果是：由于向图像采集模块发送的信号来自同一个本地晶振，因此误差和延时极小，从而能够解决多镜头相机曝光同步的问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，该方法还包括：复位模块复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的另一种多镜头相机同步曝光控制系统的结构框图；
图3为本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种多镜头相机同步曝光控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制系统的结构框图，如图1所示，该系统包括本地晶振模块、主时钟生成模块、行场信号生成模块、至少一个触发模块和至少一个图像传感模块；
所述本地晶振模块，分别与主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
所述主时钟生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将传感器主时钟信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述行场信号生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
可选地，在该实施例中，如图2所示，该系统还包括复位模块，所述复位模块分别与所述主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
可选地，在该实施例中，所述图像传感模块为IMX178传感器。
可选地，在该实施例中，所述主时钟生成模块和行场信号生成模块采用FPGA处理板的曝光时序发生器。
具体的，以5镜头相机为例，5个相机成固定角度安装，每个相机由IMX178传感器和低畸变1M像素镜头组成，5路IMX178芯片工作于从模式，统一连接到一片FPGA处理板上，FPGA处理板的曝光时序发生器利用本地晶振通过PLL锁相环生成统一的传感器主时钟，行同步信号和场同步信号，复制成5份，由5个触发器单元通过FPC排线分别送给5片IMX178传感器，驱动IMX178传感器以一定规定的时序输出图像信号。电气信号上，行场同步信号属于1.8VTTL电平，采用逐行扫描的方式进行传输，其中，场同步信号，决定了视频输出的帧率，行同步信号，决定了IMX178输出的行数，这里设定IMX178输出的帧率为15帧/秒，输出图像的分辨率为2560x1920，则IMX178每秒提供15帧场同步信号，每帧场同步信号包含2160个行同步信号，其中有效的行同步信号为1920个，其余的为消隐同步信号。
本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制系统，由于在FPGA内部将1路同步信号复制为5路信号，最后通过FPC排线传递给IMX178，因此最终不同IMX178接收到的同步信号的误差和延时极小，另外，该系统采用一体集成化设计，精简了多镜头相机的结构，减少相机的体积和重量，结构紧凑，便于使用和安装，还解决了多镜头相机批量化、流水线生产的难题，成倍降低产品成本，使该产品在行业内大面积推广，广泛应用成为可能。
图3为本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制方法，如图3所示，该方法包括：
310、本地晶振模块控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
320、主时钟生成模块通过触发模块将传感器主时钟信号发送至图像传感模块；
330、行场信号生成模块通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至图像传感模块；
340、图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
可选地，在该实施例中，如图4所示，该方法包括：
410、主时钟生成模块通过触发模块将传感器主时钟信号发送至图像传感模块；
420、行场信号生成模块通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至图像传感模块；
430、图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
440、复位模块复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
具体的，以5镜头相机为例，5个相机成固定角度安装，每个相机由IMX178图像传感器和低畸变1M像素镜头组成，5路IMX178芯片工作于从模式，统一连接到一片FPGA处理板上，FPGA处理板的曝光时序发生器利用本地晶振通过PLL锁相环生成统一的传感器主时钟，行同步信号和场同步信号，复制成5份，由5个触发器单元通过FPC排线分别送给5片IMX178传感器，驱动IMX178传感器以一定规定的时序输出图像信号。电气信号上，行场同步信号属于1.8VTTL电平，采用逐行扫描的方式进行传输，其中，场同步信号，决定了视频输出的帧率，行同步信号，决定了IMX178输出的行数，这里设定IMX178输出的帧率为15帧/秒，输出图像的分辨率为2560x1920，则IMX178每秒提供15帧场同步信号，每帧场同步信号包含2160个行同步信号，其中有效的行同步信号为1920个，其余的为消隐同步信号。
本发明实施例提供的一种多镜头相机同步曝光控制方法，由于在FPGA内部将1路同步信号复制为5路信号，最后通过FPC排线传递给IMX178，因此最终不同IMX178接收到的同步信号的误差和延时极小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多镜头相机同步曝光控制系统，其特征在于，包括本地晶振模块、主时钟生成模块、行场信号生成模块、至少一个触发模块和至少一个图像传感模块；
所述本地晶振模块，分别与主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
所述主时钟生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将传感器主时钟信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述行场信号生成模块，分别与所述至少一个触发模块连接，用于通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至与触发模块连接的图像传感模块；
所述图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括复位模块，所述复位模块分别与所述主时钟生成模块和行场信号生成模块连接，用于复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像传感模块为IMX178传感器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主时钟生成模块和行场信号生成模块采用FPGA处理板的曝光时序发生器。
5.一种多镜头相机同步曝光控制方法，其特征在于，包括：
本地晶振模块控制主时钟生成模块生成传感器主时钟信号，并控制行场信号生成模块生成行同步信号和场同步信号；
主时钟生成模块通过触发模块将传感器主时钟信号发送至图像传感模块；
行场信号生成模块通过触发模块将行同步信号和场同步信号发送至图像传感模块；
图像传感模块在传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号的触发下进行同步曝光。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，复位模块复位传感器主时钟信号、行同步信号和场同步信号。
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