[發明專利]基于GPS和脈沖發生器的多攝像機同步控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201410517373.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104202534A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 王華濤;朱喜明;王樹才;梁金輝;楊麗麗
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十七研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

????本發明涉及圖像采集控制技術，尤其涉及基于GPS和脈沖發生器的多攝像機同步控制裝置及方法。

背景技術

目前，針對動態目標的多攝像機交會測量系統中，常用的多攝像機同步控制方法可以分為以下幾種：

1）基于高速攝像機自身具備的自由運行模式（free?run）即內觸發模式。通過攝像機內觸發源進行觸發。但是此模式同步精度較差，為毫秒級，在精度要求較高的圖像測量系統中，攝像機的幀頻一般為500-1000幀/秒，同步誤差帶來的測量誤差不能被接受。

2）基于多路圖像數據采集卡實現攝像機間同步。市場上大多數的多路圖像采集卡都是基于分時操作、多路視頻切換而工作的，而分時操作不能滿足運動目標的精密測量。此外，對于高分辨率攝像機，圖像數據量較大，單個圖像采集卡不能滿足多臺攝像機的數據傳輸帶寬要求。

3）基于多PCI數據采集卡的多攝像機同步。該方法使用一個PCI卡連接一臺攝像機，通過編寫PCI數據采集卡驅動程序實現多個PCI卡之間的同步。從而控制攝像機同步采集。該方法需要編寫驅動程序，對硬件知識和編程能力要求均較高，而且受主板總線速率及PCI接口數量限制，對于大容量的高速圖像和攝像機數量較多的系統不能提供有效的解決辦法。

4）基于秒脈沖及網絡組播的同步觸發模式。該方法通過圖像采集軟件設計一個組播地址及端口，多臺采集設備加入同一個組播地址，通過發送同步觸發信息至組播組，完成秒脈沖對時后進行同步采集。該方法多套采集設備間實現對時的時間較長，一般為3~5秒，在高速動態目標測量中，系統工作的即時性不能得到保證。

綜合上述情況，目前在動態目標的多攝像機交會測量系統中，現有測量裝置或者方法均具有較大的缺陷，不能滿足現有的需求。

發明內容

?本發明的目的是提供基于GPS和脈沖發生器的多攝像機同步控制裝置及方法，使多目交會攝像測量過程中，多攝像機能夠高精度同步進行采集。

?本發明采用下述技術方案：

基于GPS和脈沖發生器的多攝像機同步控制裝置，包括GPS接收機、脈沖發生器和多個攝像機單元、多個高速圖像采集器、多個采圖處理計算機；所述的GPS接收機的輸出端連接脈沖發生器的輸入端，所述脈沖發生器的輸出端分別與多個高速圖像采集器的輸入端連接，所述多個高速圖像采集器的輸出端分別與對應的采圖處理計算機的輸入端相連接，攝像機單元的輸出端連接高速圖像采集器

所述的脈沖發生器通過線纜連接三路信號至圖像采集器，分別為用于實現時間同步的秒脈沖信號、同步采集脈沖、像機曝光控制脈沖。

所述脈沖發生器的秒脈沖時間精度為5ns。

所述攝像機單元的曝光控制脈沖（500Hz）精度為1‰。

所述脈沖發生器同步采集脈沖的上升沿時間不大于50ns。

基于GPS和脈沖發生器的多高速攝像機同步控制采集方法，包括以下步驟：

A：初始化設備：將高速圖像采集器時間源設置為外部GPS定位的時間，采集模式設置為脈沖觸發采集，然后攝像機工作設置為外觸發源模式；

B：CPS接收機通過天線接收時間信號，并發送時間信號到脈沖發生器；

C：脈沖發生器接收到時間信號后發送同步采集脈沖信號到各個圖像采集器；

D：各個圖像采集器接收到同步采集脈沖信號后，發送指令到與其對應連接的攝像機，攝像機對動態圖像同時進行采集，并把采集到的圖像信息實時存儲到圖像采集器中。

本發明利用高速攝像機外觸發源模式，基于GPS授時，依靠衛星每秒鐘起始時刻發出的同步秒脈沖來保證時間同步，實現多攝像機同步控制。不僅同步精度高，而且可靠性非常高，簡單實用。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理框圖；

圖2為本發明的流程圖。

具體實施方式

基于GPS和脈沖發生器的多攝像機同步控制裝置，包括GPS接收機、脈沖發生器和多個攝像機單元、多個高速圖像采集器、多個采圖處理計算機；所述的GPS接收機的輸出端連接脈沖發生器的輸入端，所述脈沖發生器的輸出端分別與多個高速圖像采集器的輸入端連接，所述多個高速圖像采集器的輸出端分別與對應的采圖處理計算機的輸入端相連接，攝像機單元的輸出端連接高速圖像采集器