[發(fā)明專利]多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710660340.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN107241553A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宸;郅鐘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 追光人動(dòng)畫設(shè)計(jì)（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 喬媛,賈磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像拍攝采集領(lǐng)域，尤指一種多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)視頻制作等領(lǐng)域，為了獲得更完備的視覺信息，通常需要在同一時(shí)刻采集多角度的高分辨率圖像，并以高幀速率采集。這給圖像采集系統(tǒng)提出了三個(gè)要求：1.能同時(shí)控制多臺(tái)相機(jī)，并水平擴(kuò)展；2.能支持高采集帶寬；3.多相機(jī)之間的曝光觸發(fā)要同步。在現(xiàn)有技術(shù)中存在兩種技術(shù)方案予以應(yīng)對(duì)上述要求，具體如下：

在現(xiàn)有技術(shù)一中，主要是通過單機(jī)控制多相機(jī)的系統(tǒng)，既多相機(jī)通過GigE，USB等協(xié)議與單主機(jī)PCIe相連。主機(jī)通過輪詢或多線程的方式，向相機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并接受相機(jī)的采集數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)通過一個(gè)RAID寫入到SSD陣列中。該方案中，采集帶寬受限于單機(jī)CPU核數(shù)、主頻，主板支持的PCIe個(gè)數(shù)，單RAID卡性能，而不能水平擴(kuò)展。以2048*2448,12bit位深度，60FPS的圖像序列為例，單相機(jī)的數(shù)據(jù)帶寬為430MB/s，已接近USB3.0的傳輸速度。這意味著每個(gè)相機(jī)需要獨(dú)占一個(gè)線程，才能保證實(shí)時(shí)采集；同時(shí)，RAID硬件的寫入帶寬上限通常需要提高并發(fā)寫入的指令數(shù)才能達(dá)到，既存儲(chǔ)也需要占用多個(gè)線程。即使單相機(jī)的帶寬減半，如果采集/存儲(chǔ)線程不獨(dú)占，觸發(fā)了線程切換，導(dǎo)致采集中斷，中斷時(shí)間如果超過了相機(jī)內(nèi)部緩存容納的幀數(shù)，會(huì)產(chǎn)生丟幀的情況。

在現(xiàn)有技術(shù)二中，主要是利用不同主機(jī)會(huì)控制不同的相機(jī)，主機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接。該方案中，主機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送控制信號(hào)的話，最小會(huì)有30ms的誤差，這個(gè)誤差是由基于TCP/IP協(xié)議的時(shí)鐘同步協(xié)議決定的，在高幀數(shù)率的情況下，這意味著多相機(jī)拍攝畫面在時(shí)間上的不同步。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)及方法，以解決高帶寬同步采集系統(tǒng)中存在的問題，使其既能同時(shí)控制多臺(tái)相機(jī)，并水平擴(kuò)展；又能支持高采集帶寬；同時(shí)能夠同步觸發(fā)多相機(jī)之間的曝光。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)具體包含：處理模組、攝像模組和信號(hào)發(fā)生器；所述攝像模組包含復(fù)數(shù)個(gè)相機(jī)；所述處理模組包含復(fù)數(shù)個(gè)處理模塊，所述復(fù)數(shù)個(gè)處理模塊中其中一個(gè)為主控處理模塊；所述主控處理模塊用于根據(jù)控制指令向復(fù)數(shù)個(gè)處理模塊分發(fā)數(shù)據(jù)采集指令；所述處理模塊與所述相機(jī)相連，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令設(shè)置所述相機(jī)的拍攝參數(shù)，及獲取所述相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)；所述信號(hào)發(fā)生器分別與所述相機(jī)相連，用于控制所述相機(jī)同步啟動(dòng)拍攝或停止拍攝。

在上述多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述信號(hào)發(fā)生器與所述主控處理模塊相連，當(dāng)所述相機(jī)的拍攝參數(shù)設(shè)置完成后，所述主控處理模塊控制所述信號(hào)發(fā)生器輸出控制信號(hào)，控制所述相機(jī)同步啟動(dòng)拍攝。

在上述多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述處理模塊之間通過TCP/IP協(xié)議通信連接；所述處理模塊和所述相機(jī)通過USB3.0協(xié)議通信連接；所述相機(jī)通過總線與所述信號(hào)發(fā)生器相連。

在上述多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述處理模塊為計(jì)算機(jī)，所述處理模塊數(shù)量與所述主控處理模塊CPU內(nèi)核數(shù)量相同。

在上述多路相機(jī)同步采集系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述處理模塊與預(yù)定數(shù)量的所述相機(jī)相連，根據(jù)所述處理模塊的磁盤陣列容量和所述相機(jī)拍攝占用帶寬，計(jì)算獲得所述相機(jī)的預(yù)定數(shù)量。

本發(fā)明還提供一種多路相機(jī)同步采集方法，所述采集方法包含：主控處理模塊獲取客戶端發(fā)送的控制指令，根據(jù)所述控制指令向復(fù)數(shù)個(gè)處理模塊分發(fā)數(shù)據(jù)采集指令；處理模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令設(shè)置相機(jī)的拍攝參數(shù)，及獲取所述相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)；信號(hào)發(fā)生器控制復(fù)數(shù)個(gè)相機(jī)同步啟動(dòng)拍攝或停止拍攝。

在上述多路相機(jī)同步采集方法中，優(yōu)選的，所述信號(hào)發(fā)生器控制復(fù)數(shù)個(gè)相機(jī)同步啟動(dòng)拍攝包含：當(dāng)所述相機(jī)的拍攝參數(shù)設(shè)置完成后，所述主控處理模塊控制所述信號(hào)發(fā)生器輸出控制信號(hào)，控制所述相機(jī)同步啟動(dòng)拍攝。

在上述多路相機(jī)同步采集方法中，優(yōu)選的，所述處理模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令設(shè)置相機(jī)的拍攝參數(shù)還包含：所述處理模塊與預(yù)定數(shù)量的所述相機(jī)相連，所述預(yù)定數(shù)量通過根據(jù)所述處理模塊的磁盤陣列容量和所述相機(jī)拍攝占用帶寬計(jì)算獲得。

在上述多路相機(jī)同步采集方法中，優(yōu)選的，所述處理模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令設(shè)置相機(jī)的拍攝參數(shù)還包含：當(dāng)所述相機(jī)的拍攝參數(shù)設(shè)置完成后，所述處理模塊將所述相機(jī)設(shè)置為待觸發(fā)狀態(tài)，所述相機(jī)根據(jù)所述控制信號(hào)觸發(fā)拍攝。