[發明專利]一種精確定位相機采集圖像時刻的系統和方法

有效

• 申請號: 201711340156.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108040192B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 劉振宇;劉美靈;馬沁巍;田強;馬少鵬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04N5/04
• 分類號: H04N5/04;H04N5/235;H04N5/232
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

本申請提供了一種精確定位相機采集圖像時刻的系統和方法，該系統包括：系統時間總控模塊提供基準時間，將基準時間發送給第一邏輯控制子模塊和觸發模塊；光源矩陣控制模塊包括第一邏輯控制子模塊、第一電參數子模塊和第一光源矩陣子模塊；觸發模塊與相機相耦接，接收基準時間，產生觸發信號并將觸發信號發送至相機；相機，被觸發信號觸發進行圖像采集以獲得第一圖像，第一圖像包括光源矩陣的灰度信息；圖像處理模塊，接收第一圖像，將光源矩陣的灰度信息轉換為相機采集圖像的時刻信息以生成第二圖像，第二圖像為標定時刻信息的第一圖像。本申請采用光源編碼的方式表示相機采集時刻的絕對時間或相對時間，實現了對相機圖像采集時刻的精確定位。

技術領域

本發明屬于采集圖像技術領域，具體涉及一種精確定位相機采集圖像時刻的系統和方法。

背景技術

相機是工業生產以及科學研究等領域常用的圖像采集設備，常被用來拍攝物體動態過程，通過對所采集的圖像進行分析，獲取某些定性或定量的測量結果。在光測力學實驗中，常結合圖像處理算法對工業相機采集的圖像進行定量分析，以獲取被測物的應力、應變、位移等力學量。

在很多應用中，需要兩臺或多臺相機聯合工作以實現物體在三維空間的動態測量或實現大視場范圍的拼接測量。在這些應用中，為了得到準確的實驗分析結果，須保證采集到的圖像數據在時間軸上一一對應，這就需要獲取實驗過程中相機采集每幅圖像的時刻。

目前確定圖像采集時刻的方式是使用圖像序號推算出對應的采集時刻，即相機采集第1幅圖像的時刻記為0點，假定相機按照設定的幀率m勻速采集每幅圖像，則第n幅圖像的采集時刻為(n-1)/m。例如，相機的采集幀率為10000fps/s，采集1000幅圖像，則每幅圖像的時刻分別為：0，100μs，200μs，300μs……99900μs。

以上確定圖像采集時刻的方法基于兩個假設：

(1)相機的啟動延時為零，即相機接收到觸發信號后立即開始采集圖像；

(2)圖像連續采集過程中采集的時間間隔是均勻的。

但是，已有研究表明，相機從接收到觸發信號到采集第一張圖像，存在一個短暫的響應時間。即上述假設(1)不成立。對于獨立工作的單臺相機來說，因其只需獲取圖像的相對時間，這個延時絕大多數情況下不影響測量結果的準確性。然而當兩臺或多臺相機聯合工作時，由于相機對觸發信號的響應時間不同，導致每臺相機采集圖像的零點不一致，出現相機間的啟動時差。該啟動時差在高速、高精度的測量和分析應用中，會給實驗帶來嚴重的測量和分析錯誤。例如，在巖石結構粘滑動態過程的實驗研究中，巖石斷層破壞的瞬態過程為十微秒量級，而兩臺高速相機間百微秒量級的啟動時差使得兩臺相機采集每幅圖像的時刻在時間軸上“錯位”，致使最后的測量結果失真。

此外，在整個圖像采集過程中，兩幅相鄰圖像的時間間隔并不嚴格均勻，在此稱之為“走時誤差”，即上述假設(2)不嚴格成立。例如，軟件觸發方式控制下的低速相機，由于觸發信號精度和穩定性較低，采集到的圖像會出現走時誤差。

因此，提供一種精確定位相機采集圖像時刻的系統和方法，能夠精確定位相機采集圖像的時刻，是本技術領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決背景技術中相機定位時刻不準確的問題，本發明提供了一種精確定位相機采集圖像時刻的系統和方法，能夠對相機拍攝圖像的時刻進行精確的測量與定位。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種精確定位相機采集圖像時刻的系統，包括：

系統時間總控模塊，提供基準時間，并將所述基準時間同步發送給第一光邏輯控制子模塊和觸發模塊；

光源矩陣控制模塊，包括：