[發明專利]一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統及方法

在審

• 申請號: 202110349054.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113099211A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李巍華;謝云;練秋酉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04N13/296
• 分類號: H04N13/296;H04N5/232
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚鵬

1.一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統，其特征在于，包括：

單片機，作為主時鐘，輸出秒脈沖信號和協調世界時串口信號；

激光雷達，用于根據接收的秒脈沖信號和協調世界時串口信號，與主時鐘時間同步；

樹莓派，配置為網絡授時服務器，根據接收的秒脈沖信號和協調世界時串口信號，與主時鐘時間同步；

至少兩個工業相機，基于精確網絡時間協議，所述工業相機的時鐘與所述樹莓派的時鐘時間同步，從而實現與主時鐘時間同步。

2.根據權利要求1所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統，其特征在于，所述立體視覺數據采集系統還包括工控機；

所述單片機還用于輸出與所述秒脈沖信號同相位的相機觸發信號；

所述工業相機用于根據相機觸發信號進行圖像采集，以及輸出圖像采集時工業相機內部時鐘的時間戳；

所述激光雷達被配置為以預設幀率進行點云采集，并輸出點云采集時激光雷達內部時鐘的時間戳；

所述工控機用于接收來自所述工業相機的圖像和時間戳，以及接收來自所述激光雷達的點云和時間戳，根據時間戳對圖像和點云進行時間對齊并存儲。

3.根據權利要求1所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統，其特征在于，所述至少兩個工業相機在布置時，相機的光軸平行且位于同一高度；

所述激光雷達采用水平布置，且所述激光雷達的布置高度高于所述工業相機的高度。

4.根據權利要求1所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統，其特征在于，所述協調世界時串口信號采用NMEA-0183協議，包括當前協調世界時的整秒信息；

所述秒脈沖信號為方波信號，且方波信號的上升沿為協調世界時的整秒時刻。

5.一種具備時間同步的立體視覺數據采集方法，其特征在于，包括以下步驟：

控制單片機輸出秒脈沖信號和協調世界時串口信號，所述單片機作為主時鐘；

根據所述秒脈沖信號和所述協調世界時串口信號，將樹莓派和激光雷達的時鐘均與主時鐘時間同步；

基于精確網絡時間協議，將所述樹莓派被配置為網絡授時服務器，將工業相機的時鐘與所述樹莓派的時鐘時間同步，實現工業相機的時鐘與主時鐘時間同步。

6.根據權利要求5所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集方法，其特征在于，所述立體視覺數據采集方法還包括同步數據采集的步驟，包括：

單片機輸出與所述秒脈沖信號同相位的相機觸發信號；

工業相機根據相機觸發信號進行圖像采集，以及輸出圖像采集時工業相機內部時鐘的時間戳；

激光雷達以預設幀率進行點云采集，以及輸出點云采集時激光雷達內部時鐘的時間戳；

工控機接收來自所述工業相機的圖像和時間戳，以及接收來自所述激光雷達的點云和時間戳，根據時間戳對圖像和點云進行時間對齊并存儲。

7.根據權利要求5所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集方法，其特征在于，所述激光雷達以預設幀率進行點云采集，包括：

在所述秒脈沖信號的上升沿到達時，所述激光雷達的激光束掃描到預設的相位鎖定角度；

所述相位鎖定角度設置為所述工業相機的視野的正中央。

8.根據權利要求5所述的一種具備時間同步的立體視覺數據采集方法，其特征在于，所述根據所述秒脈沖信號和所述協調世界時串口信號，將樹莓派與所述主時鐘時間同步，包括：

通過秒脈沖中斷功能，記錄所述秒脈沖信號的上升沿在樹莓派時鐘的時刻；

通過串口通訊功能，解析所述協調世界時串口信號，獲取當前協調世界時間；

將獲得的當前協調世界時間結合所述秒脈沖信號的上升沿在樹莓派時鐘的時刻，校準樹莓派的時鐘，從而使樹莓派時鐘與所述主時鐘時間同步。