一種多目相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，特別涉及一種多目相機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)三維模型及與之相關(guān)的需求越來越多，而多目相機(jī)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)三維模型的重要手段。多目相機(jī)系統(tǒng)是指具有多個(gè)成像相機(jī)單元組成的、各成像相機(jī)單元之間以一定的距離和角度固定組成的一個(gè)相機(jī)系統(tǒng)。多個(gè)成像相機(jī)單元同步采集二維圖像，通過立體視覺算法將同一時(shí)刻采集的多個(gè)二維圖像組成三維立體圖像數(shù)據(jù)，用于計(jì)算機(jī)視覺處理。
[0003]多目相機(jī)系統(tǒng)的基線是指相機(jī)單元之間的距離，基線的大小影響采集三維圖像目標(biāo)的距離，基線越大，采集到的遠(yuǎn)處目標(biāo)的三維信息越精確。
[0004]目前，基于小基線的多目相機(jī)系統(tǒng)，多個(gè)成像相機(jī)單元一般都設(shè)計(jì)集成到同一電路板上，可以使用同一個(gè)硬件處理單元控制，因?yàn)槌上裣鄼C(jī)單元之間共用總線和時(shí)鐘，所以可以很容易進(jìn)行同步。
[0005]大基線多目相機(jī)系統(tǒng)，由于成像相機(jī)單元之間的距離較大(0.5米?5米)，成像相機(jī)單元無法設(shè)計(jì)到同一電路板上，大多采用多頭獨(dú)立的方式，即為了達(dá)到實(shí)時(shí)的測量，采用多個(gè)成像相機(jī)單元獨(dú)立工作，分別同時(shí)拍攝，然后分別通過USB、Ethernet等數(shù)據(jù)傳輸通道傳送到PC，通過PC完成各個(gè)圖像的拼接、合成等處理。其中，USB、Ethernet等接口主要用于數(shù)據(jù)傳輸，而數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)难舆t誤差的數(shù)量級(jí)一般在幾個(gè)毫秒以上，因此使用USB、Ethernet等數(shù)據(jù)傳輸通道無法實(shí)現(xiàn)大基線多目相機(jī)系統(tǒng)的精確同步。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的不足在于:目前多目相機(jī)系統(tǒng)使用的USB或Ethernet接口傳遞同步信號(hào)，無法實(shí)現(xiàn)大基線多目相機(jī)系統(tǒng)的精確同步。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種多目相機(jī)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的大基線多目相機(jī)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)精確同步的問題。
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種多目相機(jī)系統(tǒng)，包括多個(gè)相機(jī)單元，硬件信號(hào)發(fā)生裝置以及同步圖像匹配裝置，其中:
[0009]硬件信號(hào)發(fā)生裝置，與多個(gè)相機(jī)單元通過電纜相連，用于產(chǎn)生同步信號(hào)，并將該同步信號(hào)同時(shí)發(fā)送至多個(gè)相機(jī)單元；
[0010]多個(gè)相機(jī)單元，分別與硬件信號(hào)發(fā)生裝置和同步圖像匹配裝置相連，用于接收硬件信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出的同步信號(hào)，各相機(jī)單元受該同步信號(hào)觸發(fā)拍攝同步二維圖像；
[0011]同步圖像匹配裝置，與多個(gè)相機(jī)單元相連，用于獲取各相機(jī)單元拍攝的同步二維圖像，并將獲取的多個(gè)同步二維圖像進(jìn)行同步匹配。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，硬件信號(hào)發(fā)生裝置將產(chǎn)生的同步信號(hào)通過電纜發(fā)送至多個(gè)相機(jī)單元，并觸發(fā)相機(jī)單元拍攝同步二維圖像，并利用同步圖像匹配裝置實(shí)現(xiàn)同步二維圖像的匹配，由于電纜中信號(hào)的傳輸速度接近光速，幾乎不損耗時(shí)間，因此使用電纜傳遞同步信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)大基線多目相機(jī)系統(tǒng)中多個(gè)相機(jī)單元的精確同步。
【附圖說明】
[0014]下面將參照附圖描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，其中:
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中多目相機(jī)系統(tǒng)實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中多目相機(jī)系統(tǒng)及裝置的實(shí)施示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中多目相機(jī)同步方法實(shí)施的流程示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中同步信號(hào)發(fā)生方法實(shí)施的流程示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中圖像匹配方法實(shí)施的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是所有實(shí)施例的窮舉。
[0021]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種多目相機(jī)系統(tǒng)、裝置及同步方法，來實(shí)現(xiàn)大基線多目相機(jī)系統(tǒng)的精確同步。下面進(jìn)行說明。
[0022]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中多目相機(jī)系統(tǒng)實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，可以包括多個(gè)相機(jī)單元101、102......10N，硬件信號(hào)發(fā)生裝置110以及同步圖像匹配裝置120，其中:
[0023]硬件信號(hào)發(fā)生裝置110，與多個(gè)相機(jī)單元通過電纜相連，用于產(chǎn)生同步信號(hào)，并將該同步信號(hào)同時(shí)發(fā)送至多個(gè)相機(jī)單元；
[0024]多個(gè)相機(jī)單元，分別與硬件信號(hào)發(fā)生裝置110和同步圖像匹配裝置120相連，用于接收硬件信號(hào)發(fā)生裝置110發(fā)出的同步信號(hào)，各相機(jī)單元受該同步信號(hào)觸發(fā)拍攝同步二維圖像；
[0025]同步圖像匹配裝置120，與多個(gè)相機(jī)單元相連，用于獲取各相機(jī)單元拍攝的同步二維圖像，并將獲取的多個(gè)同步二維圖像進(jìn)行同步匹配。
[0026]具體實(shí)施中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的多目相機(jī)系統(tǒng)可以使用在大基線(0.5米?5米)的場景中，基線越大，采集到的遠(yuǎn)處目標(biāo)的三維信息越精確，同時(shí)拍攝同步二維圖像的相機(jī)單元越多，采集到的二維圖像計(jì)算獲得的三維信息也越精確。本實(shí)用新型實(shí)施例不再使用傳統(tǒng)的USB、Ethernet數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行相機(jī)單元的同步，而是采用電纜傳輸接近光速的電信號(hào)作為同步信號(hào)來觸發(fā)相機(jī)單元進(jìn)行拍攝，進(jìn)而提高了相機(jī)單元的同步精確度。
[0027]實(shí)施中，多個(gè)相機(jī)單元可以按照預(yù)設(shè)距離和預(yù)設(shè)位置固定在機(jī)械裝置上。
[0028]具體實(shí)施中，由于本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的多目相機(jī)系統(tǒng)可以使用在大基線場景下，因此，相機(jī)單元之間的距離可以在0.5米以上。
[0029]另外，為了提高多個(gè)相機(jī)單元拍攝同步二維圖像的穩(wěn)定性，可以將相機(jī)單元固定在機(jī)械裝置上，此處并不限制固定的方式，只要是可以滿足本實(shí)用新型實(shí)施例中將相機(jī)單元固定在機(jī)械裝置上的方式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0030]具體實(shí)施中，各相機(jī)單元可以以直線方式排列固定在機(jī)械裝置上，也可以以圓弧方式排列固定在機(jī)械裝置上，或者以其他任意角度固定在機(jī)械裝置上，此處不做限制。例如，使用圓弧的方式將各相機(jī)單元固定在機(jī)械裝置上。
[0031]與直線排列方式相比，以圓弧方式排列可以以較少的相機(jī)單元獲得更大角度的二維圖像信息。
[0032]實(shí)施中，硬件信號(hào)發(fā)生裝置110可以是電信號(hào)發(fā)生器，同步信號(hào)可以為電平信號(hào)。
[0033]具體實(shí)施中，硬件信號(hào)發(fā)生裝置110可以是一個(gè)可配置的電信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生的同步信號(hào)可以是電平信號(hào)，可以通過電纜(信號(hào)傳輸線)連接到各個(gè)相機(jī)單元的觸發(fā)輸入接口。在發(fā)送同步信號(hào)至各相機(jī)單元之前，可以先將各個(gè)相機(jī)單元的快門觸發(fā)方式設(shè)置為外部觸發(fā)，并且設(shè)置觸發(fā)快門的信號(hào)方式，比如是電平跳變的上升沿，抑或是電平跳變的下降沿。由于電平信號(hào)的傳輸速度接近于光速，因此利用電平信號(hào)作為同步信號(hào)，其時(shí)間損耗可忽略不計(jì)，可以精確地實(shí)現(xiàn)各相機(jī)單元的同步拍攝。
[0034]實(shí)施中，硬件信號(hào)發(fā)生裝置110可以按照預(yù)設(shè)周期發(fā)送同步信號(hào)至多個(gè)相機(jī)單
J L.ο
[0035]具體實(shí)施中，硬件信號(hào)發(fā)生裝置110可以按一定的周期發(fā)送同步信號(hào)，則各相機(jī)單元周期性的拍攝同步二維圖像。通過設(shè)定產(chǎn)生同步信號(hào)的周期，可以控制相機(jī)單元拍攝的時(shí)間，并且設(shè)定周期的方式，減少了人為控制的人力成本，可以高效的獲取同步二維圖像。
[0036]實(shí)施中，同步圖像匹配裝置120可以進(jìn)一步用于設(shè)置各相機(jī)單元具有相同的拍攝參數(shù)。
[0037]具體實(shí)施中，同步圖像匹配裝置120可以對(duì)各相機(jī)單元進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和控制，具體地，可以設(shè)置各相機(jī)單元具有相同的拍攝參數(shù)。各個(gè)相機(jī)單元在相同的拍攝參數(shù)下拍攝的二維同步圖像能夠更準(zhǔn)確地反映物體的三維信息，能夠更好的重建三維圖像。
[0038]實(shí)施中，同步圖像匹配裝置120可以進(jìn)一步用于控制硬件信號(hào)發(fā)生裝置110將同步信號(hào)發(fā)送至多個(gè)相機(jī)單元中的全部或部分相機(jī)單元，拍攝獲得同步二維圖像；
[0039]和/ 或，
[0040]還可以進(jìn)一步用于控制開啟多個(gè)相機(jī)單元中的全部或部分相機(jī)單元，接收硬件信號(hào)發(fā)生裝置110發(fā)送的同步信號(hào)，拍攝獲得同步二維圖像。
[0041]具體實(shí)施中，同步圖像匹配裝置120除了可以控制各相機(jī)單元外，還可以控制硬件信號(hào)發(fā)生裝置110。當(dāng)多個(gè)相機(jī)單元排列在機(jī)械裝置上時(shí)，根據(jù)不同的使用場景，可以控制多個(gè)相機(jī)單元中的部分或全部進(jìn)行拍攝。例如，在拍攝近距離的物體時(shí)，使用較少數(shù)量的近的相機(jī)單元進(jìn)行拍攝就可以獲得較為完整的三維圖像；而在拍攝較遠(yuǎn)距離的物體時(shí)，需要使用多個(gè)相隔較遠(yuǎn)的相機(jī)單元進(jìn)行拍攝才能夠獲得完整的