CN108495040B - 一种高速摄像机组冗余触发控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速摄像机组冗余触发控制系统及方法，其系统包括高速摄像机组接口、运行有摄像信息采集软件的上位机、通讯网络接口、同步触发器以及触发光纤网；同步触发器通过触发光纤网和高速摄像机组接口与高速摄像机组的各高速摄像机间构成通信连接；同步触发器将触发光纤网传输的光信号转换成短通信号通过高速摄像机组接口发送到各高速摄像机进行硬件触发；上位机通过通讯网络接口接入到与高速摄像机组联网的通信网络，利用高速摄像机的软件触发接口对高速摄像机组进行软件触发；本发明提供的该系统及方法在硬件同步触发的基础上利用高速摄像机的函数接口实现冗余的软件触发，提高了对高速摄像机组同步触发的可靠性。

Description

一种高速摄像机组冗余触发控制系统及方法

技术领域

本发明属于图像采集控制技术领域，更具体地，涉及一种高速摄像机组冗余触发控制系统及方法。

背景技术

高速摄像能够捕获高速运动物体的瞬时状态或全部历程，记录准确的时空信息，为研究高速现象的发生机理和运动规律提供可靠的依据。由高速摄像机组成的同步采集系统可用于同步、快速地捕捉高速飞行弹丸；由于弹丸飞行速度快，需采用高频率的拍摄，总的拍摄时间短，因此高速摄像机的触发控制就显得非常重要。但受触发控制系统硬件老化、线路松动、外界恶劣环境譬如振动、冲击的影响，导致高速摄像机组在使用过程中可能出现某台或者某几台组网高速摄像机不能被正常触发的现象，触发失效将无法还原被拍摄对象的运行细节。

现有技术譬如申请号为201410360719.6的中国专利所公开的一种用于高速摄像机触发的无线控制系统，包括单个主站和N个从站；其通过主站实现触发控制和状态显示，通过从站实现触发执行和反馈状态；工作时，主站放置在固定位置，从站放置在试验现场，将高速摄像机与从站连接；主站向从站发出触发模式选择和触发控制选择请求，从站对高速摄像机进行触发或触发复位；能实现高速摄像机的单路触发、同步触发和延时触发功能，能够远距离实时监测高速摄像机的触发状态和进行触发复位；然而，由于其采用主站发送触发命令，从站被动接收指令并触发对应高速摄像机的方式，各从站之间、高速摄像机之间缺乏数据通信，导致当试验现场某一从站出现通信异常时，所对应的高速摄像将无法正常触发；该系统无法实现对高速摄像系统的冗余触发，在触发控制系统出现局部异常情况时不能保证高速摄像的有效触发。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的至少一点，本发明提供了一种高速摄像机组冗余触发控制系统及方法，其目的在于实现对高速摄像机组的可靠触发。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高速摄像机组冗余触发控制系统，包括高速摄像机组接口、运行有摄像信息采集软件的上位机、通讯网络接口、同步触发器以及触发光纤网；

其中，同步触发器通过触发光纤网和高速摄像机组接口与高速摄像机组各高速摄像机之间构成通信连接，将由触发光纤网传输的发射输入光信号转换成高速摄像机触发所需的短通信号，通过高速摄像机组接口发送到高速摄像机组，高速摄像机组的各高速摄像机通过自身的外部触发接口来接收短通信号进行硬件触发；

上位机通过通讯网络接口接入到与高速摄像机组联网的通信网络，与高速摄像机组之间进行通信；以高速摄像机本身的函数接口作为软件触发接口，上位机利用软件触发接口对高速摄像机组的各高速摄像机进行软件触发。

优选的，上述高速摄像机组冗余触发控制系统，其同步触发器包括多路由光电转换器、反相器以及光耦依次连接组成的触发电路；触发电路将通过触发光纤网输入的光信号转换为高速摄像触发所需的短通信号发送到高速摄像机组，实现高速摄像机组的同步触发。

优选的，上述高速摄像机组冗余触发控制系统，工作时先通过同步触发器以及触发光纤网所构成的硬件触发系统对所接入的高速摄像机组进行硬件触发，在高速摄像机组的任一高速摄像机接收到硬件触发信号后，上位机利用高速摄像机本身的函数接口对高速摄像机组进行软件触发，由此实现对高速摄像机组包括硬件触发和软件触发的冗余触发；确保摄像机组被完全、可靠触发；即使在硬件触发出现故障的异常情况时也能保证高速摄像的有效触发。

优选的，上述高速摄像机组冗余触发控制系统，其上位机通过中断机制监测高速摄像机组是否被触发进行高速摄像，当监测到中断信号即通过高速摄像机自带的函数接口实现对未触发的高速摄像机进行软件同步触发。

按照本发明的另一方面，基于上述高速摄像机组冗余触发控制系统，提供了一种高速摄像机组冗余触发控制方法，包括如下步骤：

(1)通过同步触发器以及触发光纤网对所接入的高速摄像机组进行硬件触发；

(2)设置触发中断函数机制对高速摄像机组工作状态进行监测，当监测到任一高速摄像机被触发，上位机程序响应触发中断函数并通过高速摄像机本身的函数接口对高速摄像机组进行软件触发。

优选地，上述高速摄像机组冗余触发控制方法，在上位机软件程序里设置实时监测高速摄像机组工作状态的子线程，当监测到任一高速摄像机被触发，上位机主程序立即响应，对其余高速摄像机发送软触发指令，以进行软件触发。

优选的，上述高速摄像机组冗余触发控制方法，为避免软件误触发，在对某一高速摄像机发送软触发指令之前，判断该高速摄像是否处于已触发状态，确定未触发才继续执行软件触发操作。

优选的，上述高速摄像机组冗余触发控制方法，对未触发高速摄像机执行软件触发时，对各未触发的高速摄像机同时下达触发指令，并通过高速摄像机底层硬件解析指令，最终响应上位机的触发指令；上位机只是发送指令，而无过多数据处理，因此是同时下达，实现同步触发。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的高速摄像机组冗余触发控制系统及方法，利用光纤网、同步触发器实现硬件触发，利用高速摄像机自身的函数接口实现软件触发，由此构成冗余触发控制，实现对组网高速摄像机的可靠触发，延时短、同步性较好；相对于现有技术用于高速摄像机触发的控制系统的纯硬件触发，降低了对硬件触发系统的依赖，即使硬件触发系统的触发通道出现一路异常、触发控制系统出现局部异常，仍能够保证高速摄像的有效触发，在稳定性和可靠性上具有很大提升；并且由于降低了对硬件触发系统的依赖性，也可降低对硬件触发系统的维护时间和成本；

本发明提供的高速摄像机组冗余触发控制系统及方法,利用高速摄像机的函数接口实现软件触发，无需增加触发通道，不需要对原有硬件触发系统进行改进，其操作性和扩展性较强；并且避免了增加触发通道需要分光可能带来的各通道光信号功率的下降、无法有效触发的风险。

附图说明

图1是本发明提供的高速摄像机组冗余触发控制系统的一个实施例的系统架构示意图；

图2是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统中硬件触发系统的组成及触发原理示意图；

图3是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统的软件控制流程示意图；

图4是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统的工作流程示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-高速摄像机组、2-上位机、3-通讯网络系统、4-同步触发器、5-触发光纤网。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的高速摄像机组冗余触发控制系统，包括硬件触发系统和软件触发系统；利用高速摄像机自身提供的外部触发接口和软件触发接口函数实现软件触发；在外部硬件触发失效时，一旦检测到高速摄像机组中某一摄像机被触发，则在上位机搭载的摄像信息采集软件中通过触发接口函数实现对其余高速摄像机的触发，摄像信息采集软件为现有的声像采集类软件。该控制系统实现简单、可靠性强，适用于多个联网采集设备的同步触发以及硬件触发系统异常情况下的冗余触发。减小了高速摄像机组对硬件触发系统的依赖性，即使在硬件触发系统部分失效的情况下也能实现对高速摄像机组的可靠、同步触发，降低了对触发系统的维护时间和成本。

参照图1，是本发明提供的高速摄像机组冗余触发控制系统的一个实施例的架构示意图，包括若干高速摄像机的高速摄像机组1、运行有摄像信息采集软件的上位机2、通讯网络系统3、同步触发器4以及触发光纤网5构成冗余触发控制网络；同步触发器4通过触发光纤网5与各高速摄像机之间构成通信连接；同步触发器4接收到由触发光纤网5传输的发射输入光信号，转换成高速摄像触发所需的短通信号对高速摄像机组1内各高速摄像机进行硬件触发；上位机2通过通讯网络系统3与各高速摄像机之间进行通信，实现对高速摄像机组的软件触发。

参照图2，是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统中硬件触发系统及触发原理示意图；硬件触发系统包括同步触发器4，触发光纤网5；其中，同步触发器4包括多路由光电转换器、反相器以及光耦组成的触发电路；触发电路将通过触发光纤网5输入的光信号转换为高速摄像触发所需的短通信号发送到高速摄像机组1，实现高速摄像机组的同步触发。

参照图3，是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统的工作流程示意图；上位机2通过所加载的摄像信息采集软件启动高速摄像机组1进行数据记录后，摄像信息采集软件通过软件中的子线程实时监测各高速摄像机的状态，当检测到有高速摄像机被硬件触发系统发出的触发信号触发时，通知主线程对未被触发的高速摄像机进行软件触发。在执行软件触发之前，为避免二次触发或误触发，先读取高速摄像机的工作状态确认其未被触发，再利用通讯网络对未触发高速摄像机下发触发信号；具体包括如下步骤：

(1)启动高速摄像机组1开始记录；

(2)控制硬件触发系统启动，发出硬件触发信号；

(3)监测硬件触发信号，进入步骤(4)；具体是通过在摄像信息采集软件主程序里面设置一个实时监测高速摄像机组工作状态的子线程来实现监测；

(4)由同步触发器将接收的触发信号转换为短通信号输入到高速摄像机的外部触发接口进行硬件触发；上位机软件通过中断函数机制判断是否有任一高速摄像机被触发，如果否，进入步骤(3)；则如果是，则进入步骤(5)；

(5)主程序立即响应，对其余高速摄像机执行软件触发操作；为避免软件误触发，在发送软触发指令之前，判断该高速摄像是否处于已触发状态，确定未触发才继续执行软件触发操作。

参照图4，是实施例的高速摄像机组冗余触发控制系统中软件触发的流程示意图；主要是通过中断机制检测高速摄像机组是否被触发高速摄像，一旦检测到中断信号即通过高速摄像机自带的软件触发接口函数实现对未触发高速摄像的同步触发；具体包括如下步骤：

(1)启动上位机2的声像信息采集软件；

(2)上位机通过声像信息采集软件监测通过光纤触发网发送的硬件触发信号；

(3)判断高速摄像机组1中是否有任一台高速摄像机被触发，若是，则进入步骤(4)；若否，则反馈步骤(2)；具体地，通过在子线程中实时读取高速摄像机的状态，当高速摄像由等待触发到进入触发状态时，则视为其接收到硬件触发信号；

(4)将触发接口函数作为子函数内嵌在上位机的声像信息采集软件中，发出软件触发信号，触发其余未被触发的高速摄像机。

实施例提供的高速摄像机组冗余触发控制系统，实现硬件触发和软件触发；软件触发系统通过高速摄像机SDK自带的触发接口函数来接收软触发指令；即使在硬件触发失效的情况下，一旦检测高速摄像机组中某一摄像机触发，就通过触发接口函数实现对其余高速摄像机的触发。该控制系统通过将软件触发与硬件触发结合，只要保证硬件触发系统中一路通道正常，即可实现对所有高速摄像机的有效触发，结构简单、可靠性强，适用于多个联网采集设备的同步触发以及对硬件触发系统存在异常情况时的冗余触发。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高速摄像机组冗余触发控制系统，其特征在于，包括高速摄像机组接口、运行有摄像信息采集软件的上位机、通讯网络接口、同步触发器以及触发光纤网；

所述同步触发器通过触发光纤网和高速摄像机组接口与高速摄像机组各高速摄像机之间构成通信连接，将由触发光纤网传输的发射输入光信号转换成高速摄像机触发所需的短通信号，通过高速摄像机组接口发送到高速摄像机组，各高速摄像机通过自身的外部触发接口来接收短通信号进行硬件触发；

所述上位机通过通讯网络接口接入到与高速摄像机组联网的通信网络，与高速摄像机组之间进行通信；以高速摄像机本身的函数接口作为软件触发接口，上位机利用软件触发接口对高速摄像机组的各高速摄像机进行软件触发；

工作时先通过同步触发器以及触发光纤网对所接入的高速摄像机组进行硬件触发，在高速摄像机组的任一高速摄像机接收到硬件触发信号后，上位机利用高速摄像机本身的函数接口对高速摄像机组进行软件触发，由此实现对高速摄像机组包括硬件触发和软件触发的冗余触发。

2.如权利要求1所述的高速摄像机组冗余触发控制系统，其特征在于，所述同步触发器包括多路由光电转换器、反相器以及光耦依次连接组成的触发电路；触发电路用于将通过触发光纤网输入的光信号转换为高速摄像触发所需的短通信号发送到高速摄像机组，实现高速摄像机组的同步触发。

3.如权利要求1或2所述的高速摄像机组冗余触发控制系统，其特征在于，上位机通过中断机制监测高速摄像机组是否被触发进行高速摄像，当监测到中断信号即通过高速摄像机自带的函数接口实现对未触发的高速摄像机进行软件同步触发。

4.基于权利要求1～3任一项所述的高速摄像机组冗余触发控制系统的高速摄像机组冗余触发控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过同步触发器以及触发光纤网对所接入的高速摄像机组进行硬件触发；

(2)设置触发中断函数机制对高速摄像机组工作状态进行监测，当监测到任一高速摄像机被触发，上位机程序响应触发中断函数并通过高速摄像机本身的函数接口对高速摄像机组进行软件触发。

5.如权利要求4所述的高速摄像机组冗余触发控制方法，其特征在于，在上位机软件程序里设置实时监测高速摄像机组工作状态的子线程，当监测到任一高速摄像机被触发，上位机主程序立即响应，对其余高速摄像机发送软触发指令，以进行软件触发。

6.如权利要求4或5所述的高速摄像机组冗余触发控制方法，其特征在于，在对某一高速摄像机发送软触发指令之前，判断该高速摄像是否处于已触发状态，确定未被触发才继续执行软件触发操作。

7.如权利要求4或5所述的高速摄像机组冗余触发控制方法，其特征在于，对未被触发高速摄像机执行软件触发时，通过函数接口对各未触发的高速摄像机同时下达触发指令，并通过高速摄像机底层硬件解析指令，以响应上位机的触发指令，实现同步触发。

Images