CN113676725A - 一种二进制激光编码多相机同步性测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二进制激光编码多相机同步性测量方法及装置，该方法包括：多个待测相机拍摄激光模组投射的二进制编码激光条纹，在16384微秒内唯一获得在同一相机外部触发信号对应每个相机实际拍摄到的激光编码图像，通过计算激光光条的中心位置解算对应的光条编码二进制值，转换成十进制数值，得到同一触发信号下对应实际采集图像的微秒级时间戳，将不同待测相机得到的十进制时间戳进行对比分析，完成多相机之间的图像采集同步性测试。本发明通过调节线激光器焦距以实现在投射平面上的清晰成像条纹，无需任何导光介质；激光条纹覆盖范围广，布置灵活，适用于不同视野下的相机采集同步性精确测量，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于视觉测量技术领域，具体涉及一种二进制激光编码多相机同步性测量方法及装置。
背景技术
随着硬件计算能力的不断提升，近些年计算机视觉技术也有了突飞猛进的发展，并且被广泛的应用于各种工业领域，实现了复杂工作简单化，提高了生产效率，减少了人力投入成本。其中，很多应用场景由原来的人工检测逐步被自动化、智能化的工业相机检测所取代，并且正向着高速、高精度、大视野检测等方向发展，这就需要多个相机按照一定规则进行协同作业。在采集帧率较高的情况下，多个相机的同步性优劣将严重影响最终的检测精度。目前在低速场景下，相机获得同一个触发信号会被默认为相机同时采集到同一时刻的图像，而忽略了中间硬件响应特性的差异以及触发信号不同转换方式之间造成的时间误差问题。因此，在多相机高速采集场景下，特别是使用到不同类型的触发信号或者不同类型的相机时，多个相机间的同步性验证工作具有十分重要的现实意义。
目前常用的面阵相机同步性验证方法较为简单有效，通常为在多个相机公共视野内放置一个毫秒级计时器，然后让相机接收统一触发信号，通过直接观测到不同相机采集图像中计时器的时间差即可完成面阵相机的同步性测试。
但是，上述通过在多个相机的公共视野内放置计时器的做法会受到不同相机视野的限制，测试多个不同焦距的相机同步性时，很难保证同一个计时器的数值会在每一个相机视野内清晰成像，并且成像效果还受多个相机间的布局结构影响。
而且，上面提到的方法仅适用于面阵相机的同步性测试，目前，对线阵相机和面阵相机或者线阵相机之间的同步性测试尚没有一个通用性的测试方法以及相应装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种二进制激光编码多相机同步性测量方法及装置。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种二进制激光编码多相机同步性测量方法，包括以下步骤：
步骤一、将若干个待测相机进行安装固定，使其具有一定的公共成像视野，本发明适用于同一类型相机之间或者不同类型相机之间的采集同步性测量，比如面阵相机之间、线阵相机之间，或者是多个线阵相机与多个面阵相机之间的采集同步性测量；相机安装固定后触发所有相机拍摄一组无激光光条图像像，并分别作为每个待测相机的参考图像；由于本发明是用在测量相机同步性测试过程中，相机的参数调校不需要做特殊设置，实际应用仅需要完成相机焦距调整和设置外触发模式即可；
步骤二、打开激光模组，向所有待测相机的公共视野内投射完整的二进制编码激光条纹，调节激光模组的焦距确保投影平面内激光线条成像清晰且锐利；
步骤三、通过外部触发信号，控制所有相机拍摄完整的激光条纹图像，并通过与步骤一中采集的参考图像进行相减分别获取每一个相机成像范围内激光条纹区域的掩膜，将其保存为掩膜模板，为后续获取激光条纹二进制编码提供参考基准；
步骤四、打开控制器的微秒级定时器，并循环累加二进制编码，输出对应的激光器控制信号；
步骤五、所有待测相机同时获取同一触发信号并分别拍摄各自的由步骤二的二进制编码激光条纹形成的二进制编码激光条纹图像；
步骤六、检测步骤五中获取的图像的激光光条中心并与步骤三中的掩膜模板进行阈值比对，解算出光条二进制编码值；
步骤七、将同一触发信号下不同待测相机图像的光条二进制编码值转换成对应的十进制数值，进而能够得到每个待测相机对应的实际采集时刻的微秒级时间戳，将不同待测相机得到的时间戳进行对比分析，实现待测相机间的同步性测试。
进一步的，步骤六中，当待测相机和激光模组的线激光器的位置固定后，将所有激光条纹点亮，结合步骤三所得掩膜模板，获取每个待测相机获取图像中对应所有激光条纹的区域的明暗状态，在测量相机采集同步性时，每个待测相机各自以此为参考来获取对应的激光条纹的二进制编码值。
进一步的，步骤七中，本发明的二进制编码转换成十进制数值是标准的进制转换问题，无需赘述。本发明的二进制编码是从00000000000000(14位编码)一直累加到11111111111111(14位编码)，编码每次刷新累加1，更新周期为1微秒，所以将上面对应的二进制编码转换成十进制数值恰好对应0～16383微秒。转换后的十进制数值便为对应微秒级时间戳，故可以测量16384微秒区间内的相机同步性差异。此外，随着采用的激光编码位数增加，对应时间测量区间也成2的倍数增加。
本发明公开了一种二进制激光编码多相机同步性测量装置，采用二进制激光编码多相机同步性测量方法，包括激光模组、控制器、驱动器和电源，所述控制器通过驱动器与激光模组相连，电源为控制器供电，激光模组包括若干个线激光器，控制器通过IO端口将控制信号输出给驱动器，再由驱动器驱动线激光器，每一个线激光器均可以独立调节投射线条范围和粗细，单片机通过微秒级定时器中断产生微秒级的精确定时，并将IO端口进行二进制编码，能够在16384微秒内产生唯一的二进制编码，IO端口的状态改变，对应的线激光器的投射光条会随之更新光条的条形码状态。
进一步的，所述激光模组包括14个线激光器，可通过增加线激光器的数量实现更长时间范围的同步性测量，每增加一个线激光器对应的时间编码空间对应增加一倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种二进制激光编码多相机同步性测量方法及装置，该方法包括：多个待测相机通过外部同步触发信号控制，同时拍摄激光模组投射的二进制编码激光条纹后，便可以在16384微秒内唯一获得在同一相机外部触发信号对应每个相机实际拍摄到的激光编码图像，通过计算激光光条的中心位置，并解算出对应的光条编码二进制值，进而通过转换成十进制数值得到同一触发信号下对应实际采集图像的微秒级时间戳，将不同待测相机得到的十进制时间戳进行对比分析，完成多相机之间的图像采集同步性测试。本发明适用于各种相机间的采集同步性精确测量，包括但不限于多个面阵相机之间、线阵相机之间，或者线阵相机与面阵相机之间的同步采集时差的精确测量；通过激光编码信号可以实现相机间微秒级的同步采集时间差异测量；激光光源为线激光，可进行任意平面投射，并且可以通过调节激光焦距调整投射线条的粗细，实现激光条纹在多个相机内清晰成像，无需任何导光介质；激光条纹覆盖范围广，布置灵活，适用于不同视野下的相机采集同步性检测，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的激光条纹图像高斯分布示意图；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明的解算二进制编码值的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-4所示，一种二进制激光编码多相机同步性测量装置，包括激光模组、控制器、驱动器和电源，控制器通过驱动器与激光模组相连，电源为控制器供电，激光模组由14个线激光器组成，控制器主要通过单片机的高速IO端口将控制信号输出给驱动器，再由驱动器驱动线激光器，线激光器的个数不受限制，个数越多，激光编码空间越大，表示的时间区间越长，每一个线激光器可以被单独控制，并且每一个激光器均可以独立调节投射线条范围和粗细。
单片机通过高速定时器中断产生微秒级的精确定时，并将14个IO端口(主要取决于单片机的IO端口数量)进行二进制编码，若高速定时器的定时周期为1微秒，则14个IO端口便可以在16384微秒内产生唯一的二进制编码，每一个高速定时器周期将14位二进制编码进行加一操作，并更新一次14个IO端口的状态，随之，对应的14个线激光器的投射光条也会随之更新光条的条形码状态。
本发明公开了一种二进制激光编码多相机同步性测量方法，包括以下步骤：
多个待测相机通过外部同步触发信号控制，同时拍摄激光模组投射的二进制编码激光条纹后，便可以在16384微秒内唯一获得在同一触发信号下每个相机实际拍摄到的激光编码图像，其中，线阵相机拍摄到的是一维多个高斯分布的图像，如图2所示，通过寻找高斯峰值的位置便可以得到激光光条与成像投影平面交点在图像中的位置，而对于面阵相机而言，面阵相机拍摄获取的图像是一个二维的激光光条图像，通过光条提取方法便可以得到激光光条中心线；随后在得到激光光条的中心位置后，结合预先已知的光条布局结构，便可以解算出对应的光条编码二进制值，具体为：当相机和线激光器的位置固定后，首先通过将所有激光条纹点亮，以获取每个相机获取图像中对应所有激光条纹的中心区域范围，在测量相机采图同步性时，每个相机各自以此为参考来获取对应的激光条纹对应的二进制编码值，如图4所示；随后将该值转换成十进制数值后便得到了对应实际采集时的微秒级的时间戳，将不同待测相机得到的十进制时间戳进行对比分析，便可以进行不同待测相机间同步性的测试。
更具体的，本发明公开的二进制激光编码多相机同步性测量方法，包括以下步骤：
步骤一、将若干个待测相机进行安装固定，使其具有一定的公共成像视野，本发明适用于同一类型相机之间或者不同类型相机之间的采集同步性测量，比如面阵相机之间、线阵相机之间，或者是多个线阵相机与多个面阵相机之间的采集同步性测量；相机安装固定后触发所有相机拍摄一组无激光光条图像，并作为参考图像；由于本发明是用在测量相机同步性测试过程中，相机的参数调校不需要做特殊设置，实际应用仅需要完成相机焦距调整和设置外触发模式即可；
步骤二、打开激光模组，向所有待测相机的公共视野内投射完整的二进制编码激光条纹，调节激光模组的焦距确保投影平面内激光线条成像清晰且锐利；
步骤三、通过外部触发信号，控制所有相机拍摄完整的激光条纹图像，并通过与步骤一中采集的参考图像进行相减分别获取每一个相机成像范围内激光条纹区域的掩膜，将其保存为掩膜模板，为后续获取激光条纹二进制编码提供参考基准；
步骤四、打开控制器的微秒级定时器，并循环累加二进制编码，输出对应的激光器控制信号；
步骤五、所有待测相机同时获取同一触发信号并分别拍摄各自的由步骤二的二进制编码激光条纹形成的二进制编码激光条纹图像；
步骤六、检测步骤五中获取的图像的激光光条中心并与步骤三中的掩膜模板进行阈值比对，解算出光条二进制编码值；
步骤七、将同一触发信号下不同待测相机图像的光条二进制编码值转换成对应的十进制数值，进而能够得到每个待测相机对应的实际采集时刻的微秒级时间戳，将不同待测相机得到的时间戳进行对比分析，实现待测相机间的同步性测试。
步骤六中，当待测相机和激光模组的线激光器的位置固定后，将所有激光条纹点亮，结合步骤三所得掩膜模板，获取每个待测相机获取图像中对应所有激光条纹的区域的明暗状态，在测量相机采集同步性时，每个待测相机各自以此为参考来获取对应的激光条纹的二进制编码值，如图4所示。
步骤七中，本发明的二进制编码转换成十进制数值是标准的进制转换问题，无需赘述。本发明的二进制编码是从00000000000000(14位编码)一直累加到11111111111111(14位编码)，编码每次刷新累加1，更新周期为1微秒，所以将上面对应的二进制编码转换成十进制数值恰好对应0～16383微秒。转换后的十进制数值便为对应微秒级时间戳，故可以测量16384微秒区间内的相机同步性差异。此外，随着采用的激光编码位数增加，对应时间测量区间也成2的倍数增加。
本发明未具体描述的部分采用现有技术，未详细描述的部件采用现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种二进制激光编码多相机同步性测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将若干个待测相机进行安装固定，使其具有一定的公共成像视野，安装固定后触发所有相机拍摄一组无激光光条图像，并分别作为每个待测相机的参考图像；
步骤二、打开激光模组，向所有待测相机的公共视野内投射完整的二进制编码激光条纹，调节激光模组的焦距确保投影平面内激光线条成像清晰且锐利；
步骤三、控制所有相机拍摄完整的激光条纹图像，并通过与步骤一中采集的参考图像进行相减分别获取每一个相机成像范围内激光条纹区域的掩膜，将其保存为掩膜模板，为后续获取激光条纹二进制编码提供参考基准；
步骤四、打开控制器的微秒级定时器，并循环累加二进制编码，输出对应的激光器控制信号；
步骤五、所有待测相机同时获取同一触发信号并分别拍摄各自的由步骤二的二进制编码激光条纹形成的二进制编码激光条纹图像；
步骤六、检测步骤五中获取的图像的激光光条中心并与步骤三中的掩膜模板进行阈值比对，解算出光条二进制编码值；
步骤七、将同一触发信号下不同待测相机图像的光条二进制编码值转换成对应的十进制数值，进而能够得到每个待测相机对应的实际采集时刻的微秒级时间戳，将不同待测相机得到的时间戳进行对比分析，实现待测相机间的同步性测试。
2.根据权利要求1所述的一种二进制激光编码多相机同步性测量方法，其特征在于，步骤六中，当待测相机和激光模组的线激光器的位置固定后，将所有激光条纹点亮，结合步骤三所得掩膜模板，获取每个待测相机获取图像中对应所有激光条纹的区域的明暗状态，在测量相机采集同步性时，每个待测相机各自以此为参考来获取对应的激光条纹的二进制编码值。
3.一种二进制激光编码多相机同步性测量装置，其特征在于，采用权利要求1或2所述的一种二进制激光编码多相机同步性测量方法，包括激光模组、控制器、驱动器和电源，所述控制器通过驱动器与激光模组相连，电源为控制器供电，激光模组包括若干个线激光器，控制器通过IO端口将控制信号输出给驱动器，再由驱动器驱动线激光器，每一个线激光器均可以独立调节投射线条范围和粗细，单片机通过微秒级定时器中断产生微秒级的精确定时，并将IO端口进行二进制编码，能够在16384微秒内产生唯一的二进制编码，IO端口的状态改变，对应的线激光器的投射光条会随之更新光条的条形码状态。
4.根据权利要求3所述的一种二进制激光编码多相机同步性测量装置，其特征在于，所述激光模组包括14个线激光器，能够通过增加激光器的数量实现更长时间范围的同步性测量，每增加一个线激光器对应的时间编码空间对应增加一倍。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115190288A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-10-14 | 海信电子科技（深圳）有限公司 | 多相机同步采集图像的方法及设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090322859A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-12-31 | Shelton Damion M | Method and System for 3D Imaging Using a Spacetime Coded Laser Projection System |
| US20140085449A1 (en) * | 2011-04-05 | 2014-03-27 | The Governing Council Of The University Of Toronto | Systems and methods for thermophotonic dynamic imaging |
| CN104049257A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-17 | 西安电子科技大学 | 一种多相机空间目标激光立体成像装置及方法 |
| CN109752729A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-14 | 电子科技大学 | 一种脉冲式激光测距装置及方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090322859A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-12-31 | Shelton Damion M | Method and System for 3D Imaging Using a Spacetime Coded Laser Projection System |
| US20140085449A1 (en) * | 2011-04-05 | 2014-03-27 | The Governing Council Of The University Of Toronto | Systems and methods for thermophotonic dynamic imaging |
| CN104049257A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-17 | 西安电子科技大学 | 一种多相机空间目标激光立体成像装置及方法 |
| CN109752729A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-14 | 电子科技大学 | 一种脉冲式激光测距装置及方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115190288A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-10-14 | 海信电子科技（深圳）有限公司 | 多相机同步采集图像的方法及设备 |
| CN115190288B (zh) * | 2022-06-23 | 2023-04-25 | 海信电子科技（深圳）有限公司 | 多相机同步采集图像的方法及设备 |
Also Published As
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