CN107948515A - 一种相机同步方法及装置、双目相机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种相机同步方法及装置、双目相机，方法应用于双目相机的主相机，所述双目相机还包括从相机，方法包括：在主相机开始曝光时，向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。本发明技术方案，将双目相机中的相机设置为主相机和从相机，从相机在主相机的控制下实现与主相机的同步曝光和同步采集图像，实现主相机和从相机的同步，不需要额外的同步装置，组成结构非常简单，成本较低。

Description

一种相机同步方法及装置、双目相机
技术领域
本发明涉及相机领域，尤其涉及一种相机同步方法、一种相机同步装置和一种双目相机。
背景技术
目前，双目相机已经应用到了各个领域，例如无人机飞行控制、虚拟现实(VirtualReality，VR)、动作捕捉、机器人、slam及无人驾驶等。为使双目相机能更好的工作，减小计算误差，各应用场景都要求双目相机能完全同步工作，或者对双目相机的同步误差有严格要求。也就是说，尽可能的使两台相机进行同步曝光、同步采集图像数据，以满足后端对图像处理/计算的要求。
但是，现有技术中，实现双目相机同步的方式为采用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)来实现，而FPGA结构复杂、实现逻辑复杂、成本高。
发明内容
本发明实施例提供一种相机同步方法及装置、双目相机，以实现双目相机同步的同时降低成本。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种相机同步方法，应用于双目相机的主相机，所述双目相机还包括从相机，所述方法包括：
在主相机开始曝光时，向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；
在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
一种相机同步装置，所述相机同步装置设置在双目相机的主相机中，所述双目相机还包括从相机，装置包括：
同步单元，用于在主相机开始曝光时，向从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；
控制单元，用于在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
一种双目相机，包括主相机和从相机，其中：
主相机，用于在开始曝光时向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号；以及，在曝光结束后，在确定帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集；
从相机，用于接收到所述主相机发送的曝光指示信号时，根据所述曝光指示信号进行曝光；以及，用于在主相机的控制下进行像素数据采集。
本发明实施例中，将双目摄像机中的两个相机分别设置为主相机和从相机，主相机在开始曝光时将曝光信息同步给从相机，以实现主相机和从相机的同步曝光；并且主相机在曝光结束后，在主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制主相机和从相机同步采集像素数据，从而实现主相机和从相机的图像同步采集。本发明技术方案，将双目相机中的相机设置为主相机和从相机，主相机设置为主动工作模式，从相机在主相机的控制下实现与主相机同步曝光和同步采集图像，无需额外设置控制装置来控制双目摄像机进行同步采集，成本低、实现简单、实用性强。
附图说明
图1为现有技术相机的输入信号与输出信号的示意图；
图2为本发明实施例中相机输入信号、输出信号的工作时序关系示意图；
图3为本发明实施例中双目相机的结构示意图；
图4为本发明实施例中主相机、从相机的输入信号和输出信号的示意图；
图5为本发明实施例中主相机的输出信号的工作时序关系示意图；
图6为本发明实施例中相机同步方法流程图；
图7为本发明实施例中相机同步装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，将双目相机中的相机设置为主相机和从相机，主要针对这种主从工作模式的双目相机，其中一个相机的工作模式设置为主工作模式，另一个相机的工作模式设置为从工作模式。可以将双目相机中的任意一个相机设置为主相机，另外一个设置为从相机，本发明实施例中，并不进行限制。
为便于理解，以下对现有技术一个相机进行正常工作所需要的输入信号和输出信号进行简单介绍，如图1所示：
sysclk：系统时钟；
exposure：曝光信号，变为高电平时表示相机开始曝光，再变为低电平时表示曝光结束；
FV(frame valid)：帧有效信号，变为高电平时生效，表示开始传输一帧图像的像素数据，再变为低电平时表示当前帧图像的像素数据传输完毕；
LV(line valid)：行有效信号，变为高电平时生效，表示开始传输当前帧图像的一行像素数据，再变为低电平时表示当前行像素数据传输完毕；
PCLK(pixel clock)：像素时钟，每一个像素时钟采集一个像素数据；
DATA：像素数据。
相机正常工作所需的输入信号和输出信号之间的工作时序关系可参见图2。从图2中可知，首先，exposure输出高电平时相机开始进行曝光，exposure变为低电平时表示曝光结束；其次，曝光结束后，FV输出高电平时FV生效，表示开始传输一帧图像的像素数据，FV变成低电平时表示该帧图像传输完毕；最后，在FV生效期间，LV从低电平变为高电平表示开始传输当前帧图像的下一行像素数据；FV与第一个LV生效相隔的时间间隔，与相机的帧消隐和行消隐时间相关，也可以根据需求进行设置，本发明实施例中，并不进行限制。
实施例一
本发明实施例一提供一种双目相机，如图3为本发明实施例中双目相机的结构示意图，该双目相机包括主相机和从相机，其中：
主相机，用于在开始曝光时向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号；以及，在曝光结束后，在确定帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
从相机，用于接收到所述主相机发送的曝光指示信号时，根据所述曝光指示信号进行曝光；以及，用于在主相机的控制下进行像素数据采集。
本发明实施例中，主相机和从相机同步采集像素数据可以理解为主相机和从相机在同一时刻曝光，也可以理解为主相机和从相机分别曝光的时刻的差值不超过预置的时长阈值。
由于双目相机中的一个相机为主相机、另一个为从相机，主相机、从相机正常工作所需要的输入信号和输出信号可参见图4，其中主相机的输入信号包括sysclk、exposure，输出信号包括PCLK、FV、LV、DATA、STLN_out、STFRM_out、LED_out；从相机的输入信号包括STLN_out、STFRM_out，输出信号包括PCLK、DATA。其中：
STFRM_OUT：帧同步起始信号；
STLN_OUT：行同步起始信号；
LED_OUT：闪光灯信号。
具体地，对于主相机，STLN_OUT、STFRM_OUT和LED_OUT都是输出信号，而对于从相机STLN_OUT和STFRM_OUT是输入信号。STFRM_OUT用于根据主相机的FV指示从相机与主相机的帧同步，STLN_OUT用于根据主相机的LV指示从相机与主相机的行同步。
当主相机的FV变成高电平生效时，STFRM_OUT也开始输出高电平；当主相机的LV变成高电平生效时，STLN_OUT也开始输出高电平，即FV与STFRM_OUT的输出关系一样，LV与STLN_OUT的输出关系也一样。
图5为主相机输入信号与输出信号的工作时序关系示意图。
从图5也可知，主相机开始曝光时，LED_OUT输出高电平，LED_OUT输出低电平时曝光结束，FV输出高电平时STFRM_OUT输出高电平，STFRM_OUT与FV输出关系一样，然后LV输出高电平时STLN_OUT输出高电平，STLN_OUT与LV输出关系一样。
并且，在本发明实施例中，双目相机实现同步的方法主要是由主相机向从相机发送触发信号，来使主相机和从相机具有相同的工作时序，从而保证了主相机和从相机的同步。因此，将主相机设置为不支持外触发同步功能，需要设置与曝光时长相关寄存器，并且还需要配合设置相机的垂直消隐(Vertical Blanking)与水平消隐(HorizontalBlanking)，以使相机具有稳定的工作频率。
具体地可以分为以下几个部分：
(1)主相机在开始曝光时，向从相机输出LED_OUT高电平，在主相机曝光结束时，向从相机输出LED_OUT高电平表示曝光结束。从相机在接收到LED_OUT高电平时开始曝光，在接收到LED_OUT低电平时结束曝光。
其中，所述主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
(2)主相机在曝光结束后，在确定帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集，具体包括以下步骤A1～步骤A2实现：
步骤A1、在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号。
步骤A2、在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
主相机在曝光结束后，检测帧有效信号是否生效；若检测到帧有效信号生效，则向从相机发送帧同步起始信号，并检测行有效信号是否生效，若行有效信号生效则向从相机发送行同步起始信号，若行有效信号未生效则继续检测行有效信号是否生效；如若检测到帧有效信号未生效则继续检测帧有效信号是否生效。
进一步地，主相机的像素时钟与从相机的像素时钟的参数设置相同。从而使得主相机和从相机同时开始在每个相同的像素时钟周期内采集像素数据，从而保证了主相机和从相机的同步。
实施例二
基于上述实施例一提供的双目相机的相同构思，本发明实施例二提供一种相机同步方法，该相机同步方法应用于双目相机中的主相机，该双目相机还包括从相机，相机同步方法如图6所示，包括：
步骤600：在主相机开始曝光时，向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光。
其中，主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
本发明实施例中，主相机可以使用闪光灯信号作为曝光指示信号，例如，当主相机开始曝光时闪光灯信号输出高电平，从相机在接收到高电平闪光灯信号时开始曝光；当主相机结束曝光时闪光灯信号输出低电平，从相机在接收到低电平闪光灯信号时结束曝光。
步骤610：在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
所述步骤610具体实现可如下：具体包括：在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号；在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
本发明实施例中，主相机的帧有效信号生效后，行有效信号生效，向从相机发送行同步起始信号，可以确保主相机和从相机具有相同的行有效信号，从而使得主相机和从相机可以同步开始进行像素数据采集。
其中，控制所述主相机和所述从相机同时进行像素数据采集，具体包括：
控制主相机根据预设的主相机的像素时钟，在每个像素时钟的时钟周期内采集像素数据；并控制从相机根据预设的从相机的像素时钟，在每个像素时钟的时钟周期内采集像素数据。
其中，主相机的像素时钟与从相机的像素时钟为同一个像素时钟。
本发明实施例中，将双目摄像机中的两个相机分别设置为主相机和从相机，主相机在开始曝光时将曝光信息同步给从相机，以实现主相机和从相机的同步曝光，并主相机在曝光结束后，在主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制主相机和从相机同时进行像素数据采集，保证了主相机和从相机的同步，从相机在主相机的控制下实现与主相机同步曝光和同步采集图像，并且也不需要增加额外的同步装置，实现非常简单，成本较低。
实施例三
基于上述实施例二的相机同步方法的相同构思，本发明实施例三提供一种相机同步装置，该相机同步装置设置在双目相机的主相机中，双目相机还包括一个从相机，相机同步装置的结构如图7所示，具体包括：
同步单元70，用于在主相机开始曝光时，向从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；
控制单元71，用于在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
较佳的，所述主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
较佳的，所述控制单元71具体用于：
在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号；
在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
较佳的，所述主相机的像素时钟与所述从相机的像素时钟为同一个像素时钟。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种相机同步方法，其特征在于，应用于双目相机的主相机，所述双目相机还包括从相机，所述方法包括：
在主相机开始曝光时，向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；
在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集，具体包括：
在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号；
在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述主相机的像素时钟与所述从相机的像素时钟的参数设置相同。
5.一种相机同步装置，其特征在于，所述相机同步装置设置在双目相机的主相机中，所述双目相机还包括从相机，装置包括：
同步单元，用于在主相机开始曝光时，向从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号，以控制所述从相机根据所述曝光指示信号进行曝光；
控制单元，用于在主相机曝光结束后，在确定主相机的帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元具体用于：
在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号；
在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
8.如权利要求5～7任一项所述的装置，其特征在于，所述主相机的像素时钟与所述从相机的像素时钟的参数设置相同。
9.一种双目相机，其特征在于，包括主相机和从相机，其中：
主相机，用于在开始曝光时向所述从相机发送用于指示曝光时长的曝光指示信号；以及，在曝光结束后，在确定帧有效信号和行有效信号均生效时，控制所述主相机和所述从相机同步进行像素数据采集；
从相机，用于接收到所述主相机发送的曝光指示信号时，根据所述曝光指示信号进行曝光；以及，用于在主相机的控制下进行像素数据采集。
10.如权利要求9所述的双目相机，其特征在于，所述主相机的工作模式设置为不支持外触发同步功能，所述从相机的工作模式设置为支持外触发同步功能。
11.如权利要求10所述的双目相机，其特征在于，所述主相机控制所述主相机和所述从相机同时进行像素数据采集，具体用于：
在主相机曝光结束后，确定主相机的帧有效信号生效时向所述从相机发送帧同步起始信号；
在确定主相机的行有效信号生效时，控制主相机进行像素数据采集，同时向从相机发送行同步起始信号以控制所述从相机进行像素数据采集。
12.如权利要求9～11任一项所述的双目相机，其特征在于，所述主相机的像素时钟与所述从相机的像素时钟的参数设置相同。
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