CN213092100U - 一种曝光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种曝光系统，包括主相机，用于在开始曝光以采集第一图像帧时，生成并输出同步信号；第一延时模块，与所述主相机连接，用于在接收到所述同步信号时，将所述同步信号延迟第一预设时间后输出延时同步信号；第一从相机，与所述第一延时模块连接，用于在接收到所述延时同步信号时，开始曝光以采集第二图像帧。本实用新型实施例通过调节主相机与从相机进行曝光之间的延迟，从而错开主相机与从相机的工作时间段，避免主相机与从相机同时工作时的电流峰值叠加在一起，降低了系统电流，提高了系统稳定性和兼容性。

Description

一种曝光系统

技术领域

本实用新型涉及摄像技术领域，更具体地说，是涉及一种曝光系统。

背景技术

多相机系统是基于计算机视觉原理，将多个相机、光源、存储设备等组合在一起组建的系统，常应用于3D重建、运动捕捉、多视点视频等。例如光学式动作捕捉就是基于计算机视觉原理，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和跟踪来进行动作捕捉的技术。

然而，多相机系统的多个相机同时工作时，各相机的峰值电流可能会叠加形成较大的峰值电流，容易造成系统不稳定，并且，把多相机系统集成于各种终端设备上时，对终端设备的主机的电流供应能力要求较高，限制了多相机系统的应用范围。

实用新型内容

本实用新型提供了一种曝光系统，旨在解决现有技术中多相机系统的多个相机同时工作时，各相机的峰值电流可能会叠加形成较大的峰值电流，容易造成系统不稳定，并且，把多相机系统集成于各种终端设备上时，对终端设备的主机的电流供应能力要求较高，限制了多相机系统的应用范围的问题。

本实用新型是这样实现的，包括：

主相机，用于在开始曝光以采集第一图像帧时，生成并输出同步信号；

第一延时模块，与主相机连接，用于在接收到同步信号时，将同步信号延迟第一预设时间后输出延时同步信号；

第一从相机，与第一延时模块连接，用于在接收到延时同步信号时，开始曝光以采集第二图像帧。

第一延时模块包括：

第一中断触发单元，用于在接收到同步信号时，输出第一中断信号；

第一定时器，用于在接收到第一中断信号时启动计时，并在计时第一预设时间后输出延时同步信号至第一从相机。

同步信号为脉冲信号；第一中断触发单元，具体用于在接收到同步信号且检测到同步信号的跳变沿时，输出第一中断信号。

第一延时模块还包括：

处理器，包括第一中断触发单元或与第一中断触发单元连接，用于：在第一中断触发单元检测到同步信号的跳边沿时，检测同步信号的电平，跳变沿为上升沿；

在检测到同步信号处于高电平时，控制第一中断触发单元关闭并输出第一中断信号；

在检测到同步信号处于低电平时，控制第一中断触发单元开启并等待接收主相机输出的下一个同步信号。

第一定时器，还用于在计时第一预设时间后输出第一触发信号；

第一延时模块还包括：

第二定时器，与第一定时器连接，用于在接收到第一触发信号时启动计时，并在计时第二预设时间后输出第二触发信号至第一从相机；其中，第一从相机与第二定时器连接，用于在接收到第二触发信号时结束曝光和图像处理。

第一预设时间大于或等于第一图像帧的持续时间。

第二预设时间大于或等于第二图像帧的持续时间。

其中，主相机包括：

第一控制器，用于输出第一控制信号；

同步信号生成单元，与第一控制器连接，用于在收到第一控制信号时，生成并输出同步信号；

第一图像传感器，与同步信号生成单元连接，用于在收到同步信号时开始曝光。

第一控制器，还用于输出第二控制信号；

主相机还包括曝光信号生成单元，与第一控制器连接，用于根据第二控制信号生成第一曝光信号；

第一图像传感器，与同步信号生成单元和曝光信号生成单元连接，用于在收到同步信号时，根据第一曝光信号的时序开始曝光。

其中，第一从相机包括：

第二图像传感器，与第一延时模块连接，用于在收到延时同步信号时开始曝光。

本实用新型实施例提供了一种曝光系统，包括主相机，用于在开始曝光以采集第一图像帧时，生成并输出同步信号；第一延时模块，与主相机连接，用于在接收到同步信号时，将同步信号延迟第一预设时间后输出延时同步信号；第一从相机，与第一延时模块连接，用于在接收到延时同步信号时，开始曝光以采集第二图像帧。本实用新型实施例通过调节主相机与从相机进行曝光之间的延迟，从而错开主相机与从相机的工作时间段，避免主相机与从相机同时工作时的电流峰值叠加在一起，降低了系统电流，提高了系统稳定性和兼容性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的曝光系统示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种曝光系统示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种曝光系统示意图；

图4为本实用新型实施例提供的峰值电流错开效果图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示，本实用新型提供一种曝光系统100，包括：主相机11，用于在开始曝光以采集第一图像帧时，生成并输出同步信号；第一延时模块20，与主相机11连接，用于在接收到同步信号时，将同步信号延迟第一预设时间后输出延时同步信号；通常同步信号为脉冲电平信号，较多的选择高电平脉冲电平信号控制相机进行曝光。第一从相机12，与第一延时模块20连接，用于在接收到延时同步信号时，开始曝光以采集第二图像帧。

主相机11和第一从相机12均可以是单反相机、数码相机、微单相机、胶片(卡片)相机、运动相机，包括广角镜头、微聚镜头、长焦镜头或鱼眼镜头，或者是深度相机，包括结构光、双目、TOF等3D摄像头。深度相机采集的第一图像帧为深度图像，例如彩色RGB图像。第一延时模块20可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本实用新型实施例通过调节主相机11与第一从相机12进行曝光之间的延迟，从而错开主相机11与第一从相机12的工作时间段，避免主相机11与第一从相机12同时工作时的电流峰值叠加在一起，降低了系统电流，提高了系统稳定性和兼容性。

如图2所示，在一个实施例中，主相机11包括第一控制器111、同步信号生成单元112和第一图像传感器113，其中：第一控制器111，用于输出第一控制信号；同步信号生成单元112，与第一控制器111连接，用于在收到第一控制信号时，生成并输出同步信号至第一延时模块20；第一图像传感器113，与同步信号生成单元112连接，用于在收到同步信号时开始曝光。第一图像传感器113可以为CCD(Charged Coupled Device)和CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)传感器等。

第一控制器111和同步信号生成单元112均可以是专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

在一个实施例中，主相机11还包括曝光信号生成单元114，此时第一控制器111，还用于输出第二控制信号。曝光信号生成单元114，与第一控制器111连接，用于根据第二控制信号生成第一曝光信号。第一图像传感器113，与同步信号生成单元112和曝光信号生成单元114连接，用于在收到同步信号时，根据第一曝光信号的时序开始曝光。

可选的，第一控制器设置有曝光控制接口，曝光控制接口连接同步信号生成单元，以控制同步信号生成单元生成同步信号。

第一延时模块20，用于接收同步信号，并将其延迟第一预设时间后输出至第一从相机12，以控制第一从相机12的曝光时序。为了区别延迟前、后的同步信号，将延迟后的同步信号记为延时同步信号，即从相机在延时同步信号的驱动下进行曝光。第一延时模块20将同步信号延迟第一预设时间后，将延时同步信号传输至第一从相机12，使得从第一相机12进行曝光以采集第二图像帧。

如图3所示，在一个实施例中，第一延时模块20包括：第一中断触发单元201、第一定时器202与第二定时器203。第一中断触发单元201，用于在接收到同步信号时，输出第一中断信号。第一中断触发单元201可以是专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

第一定时器202，用于在接收到第一中断信号时启动计时，并在计时第一预设时间后输出延时同步信号至第一从相机12。在一个实施例中，第一定时器202，还用于在计时第一预设时间后输出第一触发信号。

第一延时模块20还包括：第二定时器203，用于在接收到第一触发信号时启动计时，并在计时第二预设时间后输出第二触发信号至第一从相机12；第一定时器202和第二定时器203，可以为可编程间隔定时器PIT、时间戳计数器TSC和基于APIC(AdvancedProgrammable Interrupt Controller高级可编程中断控制器)的计时器等，且第一从相机12，用于在接收到第二触发信号时结束曝光和图像处理。

在应用中，同步信号为第一中断触发单元201的中断触发信号，因此第一中断触发单元201收到同步信号之后，第一中断触发单元201关闭中断，不再响应其他的中断申请，启动第一定时器202并开始延迟计时，当延迟计时第一预设时间后，即同步信号延迟第一预设时间后，输出至第一从相机12，第一从相机12根据延时同步信号开始进行曝光，通常同步信号为脉冲电平信号，较多的选择高电平脉冲电平信号控制相机进行曝光；当第一定时器延迟第一预设时间后，后输出第一触发信号，启动第二定时器203，并开始延迟计时，当延迟计时第二预设时间后，输出第二触发信号至第一从相机12，第一从相机12结束曝光和图像处理。

其中，第一预设时间内主相机11进行曝光，同时同步信号进行延迟。第一预设时间需要大于或等于主相机11单个图像帧的持续时间，以保证在主相机11进行曝光的时候，第一从相机12在该持续时间内都处于关闭状态。该持续时间需要包括生成与处理第一图像帧的总时间，即该持续时间不仅包括主相机11的曝光时间，还包括第一图像帧的处理时间，因为当对第一图像帧进行处理时，主相机11中的电流也是处于峰值。可以理解的是，其中处理可以具体包括编码和解码等。

其中，第二预设时间内，第一从相机12根据延时同步信号进行曝光。同理，第二预设时间需要大于或等于第一从相机12单个图像帧的持续时间，该持续时间需要包括生成与处理第二图像帧的总时间，即该持续时间不仅包括第一从相机12的曝光时间，还包括第二图像帧的处理时间，以保证在第一从相机12进行曝光的时候，主相机11在该持续时间内都处于关闭状态。

在一个实施例中，第一延时模块20还包括处理器，为了避免误触发第一中断触发单元201，当第一中断触发单元201检测到触发信号，例如上升沿时，处理器还对主相机11输出的同步信号进行检测，如果同步信号此时也处于高电平，则判断中断正常，处理器将会执行相应的中断请求，如果同步信号此时处于低电平，则判断中断为误触发，并不进行响应，而是等待主相机11的下一帧曝光。

在应用中，通常情况下同步信号为脉冲信号，当脉冲信号产生跳变沿时，例如当脉冲信号由低电平拉高至高电平时，主相机11开始曝光，当然也可以是脉冲信号由高电平拉高至低电平时，主相机11开始曝光。

处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可以理解的是，第一中断触发单元201可与处理器分别独立，也可作为处理器的一部分，即处理器与第一中断触发单元201连接，或者处理器包括第一中断触发单元201。例如，第一中断触发单元201为处理器中的GPIO(General-Purpose Input/0utput，通用IO)端口，当端口检测到触发信号时，处理器会产生中断快速响应，进而执行相应的中断服务。

在一个实施例中，第一从相机12包括：第二图像传感器，与第一延时模块20连接，用于在收到延时同步信号时开始曝光。第二图像传感器可以为CCD(Charged CoupledDevice)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)传感器等。

在一个实施例中，第一从相机12的曝光过程具体包括：第一中断触发单元201收到同步信号之后，第一中断触发单元201关闭中断，不再响应其他的中断申请，启动第一定时器并开始延迟计时，当延迟计时第一预设时间后，即同步信号在第一延时模块20进行延迟第一预设时间后成为延时同步信号，输出至第一从相机12，第一从相机12的第二图像传感器根据延时同步信号的时序开始曝光。当第一定时器延迟第一预设时间后，后输出第一触发信号，启动第二定时器，并开始延迟计时，当延迟计时第二预设时间后，输出第二触发信号至第一从相机12，第一从相机12结束曝光和图像处理。

本实用新型实施例通过调节主相机11与从相机进行曝光之间的延迟，从而错开主相机11与从相机的工作时间段，避免主相机11与从相机同时工作时的电流峰值叠加在一起，引起系统电流过大等一系列的问题，降低了系统电流，提高了系统稳定性和兼容性。如图4所示，以RGB摄像头和IR摄像头为例，系统峰值电流计算公式为：底电流+两个摄像头中电流最大值的一个，因此可以优化掉RGB摄像头的峰值电流，比原来系统的峰值电流降低400mA。

本实用新型实施例通过调节主相机11与从相机进行曝光之间的延迟，不仅错开了主、从相机各自工作时的电流峰值，而且还优化了主、从相机的帧曝光在一个固定时间内，并确保这个时间足够小，使主、从相机采集的第一图像帧与第二图像帧之间的延迟尽量可能少。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种曝光系统，其特征在于，包括：

主相机，用于在开始曝光以采集第一图像帧时，生成并输出同步信号；

第一延时模块，与所述主相机连接，用于在接收到所述同步信号时，将所述同步信号延迟第一预设时间后输出延时同步信号；

第一从相机，与所述第一延时模块连接，用于在接收到所述延时同步信号时，开始曝光以采集第二图像帧。

2.如权利要求1所述的曝光系统，其特征在于，所述第一延时模块包括：

第一中断触发单元，用于在接收到所述同步信号时，输出第一中断信号；

第一定时器，用于在接收到所述第一中断信号时启动计时，并在计时第一预设时间后输出延时同步信号至所述第一从相机。

3.如权利要求2所述的曝光系统，其特征在于，所述同步信号为脉冲信号；

所述第一中断触发单元，用于在接收到所述同步信号且检测到所述同步信号的跳变沿时，输出第一中断信号。

4.如权利要求2～3任一项所述的曝光系统，其特征在于，所述第一定时器，还用于在计时第一预设时间后输出第一触发信号；

所述第一延时模块还包括：

第二定时器，用于在接收到所述第一触发信号时启动计时，并在计时第二预设时间后输出第二触发信号至所述第一从相机；其中，所述第一从相机用于在接收到所述第二触发信号时结束曝光和图像处理。

5.如权利要求1～3任一项所述的曝光系统，其特征在于，所述第一预设时间大于或等于所述第一图像帧的持续时间。

6.如权利要求4所述的曝光系统，其特征在于，所述第二预设时间大于或等于所述第二图像帧的持续时间。

7.如权利要求1所述的曝光系统，其特征在于，其中，所述主相机包括：

第一控制器，用于输出第一控制信号；

同步信号生成单元，与所述第一控制器连接，用于在收到所述第一控制信号时，生成并输出同步信号；

第一图像传感器，与所述同步信号生成单元连接，用于在收到所述同步信号时开始曝光。

8.如权利要求7所述的曝光系统，其特征在于，所述第一控制器，还用于输出第二控制信号；

所述主相机还包括曝光信号生成单元，与所述第一控制器连接，用于根据所述第二控制信号生成第一曝光信号；

所述第一图像传感器，与所述同步信号生成单元和所述曝光信号生成单元连接，用于在收到所述同步信号时，根据所述第一曝光信号的时序开始曝光。

9.如权利要求1所述的曝光系统，其特征在于，其中，所述第一从相机包括：

第二图像传感器，与所述第一延时模块连接，用于在收到所述延时同步信号时开始曝光。

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