[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

本發明公開了一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統及方法，其中系統包括：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。本發明基于單片機、樹莓派、和精確網絡時間協議，實現了工業相機與激光雷達的時鐘同步，有利于采集高質量的運動場景的立體視覺數據集，可廣泛應用于立體視覺數據采集技術。

技術領域

本發明涉及立體視覺數據采集技術，尤其涉及一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統及方法。

背景技術

立體視覺是指利用多個相機拍攝的圖像恢復出物體或者每個像素的空間三維坐標，在工業機器人、自動駕駛、手機攝影等行業中廣泛應用。激光雷達利用激光束掃描和飛行時間技術獲取空間中被掃描點的空間三維坐標，具有很高的精度。在室外運動場景中，為了判斷立體視覺算法的準確性，通常使用激光雷達采集的點云作為真實值。由于室外運動場景變化快，如果激光雷達與相機采集數據的時刻有微小時間間隔，則激光雷達采集到的點云數據與相機所采集到的圖像數據所反映的場景有很大的差別，那么點云數據無法作為立體視覺算法的真實值使用。

發明內容

為至少一定程度上解決現有技術中存在的技術問題之一，本發明的目的在于提供一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統及方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種具備時間同步的立體視覺數據采集系統，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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。

本發明所采用的另一技術方案是：

一種具備時間同步的立體視覺數據采集方法，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；