街景采集数据同步方法、装置及系统与流程

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种街景采集数据同步方法、装置及系统。

背景技术：

随着计算机以及各种电子终端的普及，为适应各种用户需求各终端提供了更多的功能。当用户处于一个陌生的环境中，电子地图成为所述用户必不可少的需求，为用户提供路线，方便用户查找目的地。进一步地，电子地图提供了街景查看功能，能够更形象地帮助用户查找地点。街景查看功能主要通过街景采集系统实现，街景采集系统主要包括惯性测量装置(Inertial Measurement Unit，IMU)、激光扫描仪和记录影像设备这三个设备，用于分别记录不同的信息。现有技术中，通过计算这三个设备分别与笔记本系统时间差值，然后在各自的数据中减去时间差值，从而实现时间同步。然而，此方法采集数据的时间同步不够精确。因此，对街景采集时，使惯性测量装置、激光扫描仪、记录影像设备采集数据时高精度时间同步成亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种街景采集数据同步方法、装置及系统。能够有效地提高街景采集系统采集数据时设备之间的同步精度。

本发明实施例提供一种街景采集数据同步方法，所述方法包括以下步骤：

电子终端向同步模块按照预设频率发送信号输出指令；

所述同步模块接收到所述信号输出指令后，同时输出快门控制信号和同步中断信号，所述输出快门控制信号和所述同步中断信号分别提供给记录影像设备和惯性测量装置；

在所述快门控制信号开始时，所述记录影像设备触发快门拍照；

在所述同步中断信号开始时，所述惯性测量装置中断测量并获取中断时所记录的测量数据，其中，所述快门控制信号与所述同步中断信号的开始时间同步。

本发明实施例提供一种街景采集数据同步装置，所述装置包括：

发送单元，用于按照预设频率向同步模块发送信号输出指令，从而触发所述同步模块同时输出快门控制信号和同步中断信号，以分别控制惯性测量装置与记录影像设备同步采集数据。

本发明实施例还提供一种街景采集数据同步系统，包括：

电子终端、同步模块、记录影像设备以及惯性测量装置；

所述电子终端，用于按照预设频率向所述同步模块发送信号输出指令；

所述同步模块，用于接收到所述信号输出指令后，同时输出快门控制信号和同步中断信号，所述输出快门控制信号和所述同步中断信号分别提供给记录影像设备和惯性测量装置；

所述记录影像设备，用于在所述快门控制信号开始时，触发快门拍照；

所述惯性测量装置，用于在所述同步中断信号开始时，中断测量并获取中断时所记录的测量数据，其中，所述快门控制信号与所述同步中断信号的开始时间同步。

根据上述实施例，通过上述的同步模块提供的快门控制信号和同步中断信号，实现同步控制惯性测量装置及记录影像设备采集数据，从而有效地提高街景采集系统采集数据时设备之间的同步精度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种街景采集数据同步应用环境示意图。

图2为第一实施例提供的一种街景采集数据同步方法流程图。

图3为第二实施例提供的一种街景采集数据同步方法流程图。

图4为第二实施例的一个实例中控制流程示意图。

图5为第三实施例提供的一种街景采集数据同步装置结构框图。

图6为第四实施例提供的一种街景采集数据同步系统结构框图。

图7为第五实施例提供的一种街景采集数据同步系统结构框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1提供一种街景采集数据同步应用环境示意图，包括电子终端100、同步模块200、记录影像设备300、惯性测量装置400、及激光扫描仪500。

电子终端100包括一个或多个处理器、存储器、存储控制器，外设接口、RF(Radio Frequency,射频)模块、网络模块、传感器、摄像模块、输入模块、及显示模块。本领域普通技术人员可以理解，上述的电子终端100包括的模块仅为一个实施例，其并不对电子终端100的结构造成限定。例如，电子终端100还可包括比上述模块更多或者更少的组件，或者具有与上述配置不同的配置。上述的电子终端100的具体实例包括但并不限于 手持式计算机、移动电话、媒体播放器、车载设备、个人数字助理及前述装置的各种组合。

同步模块200，用于输出相应的控制信号，以控制惯性测量装置400与记录影像设备300同步采集数据。

电子终端100用于向同步模块200发送输出信号指令，从而控制同步模块200输出控制信号的频率。同步模块200在接收到电子终端100发送的指令后，才输出控制信号。

记录影像设备300是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。详细地，记录影像设备300具备成像、曝光和辅助三大结构系统。成像系统包括成像镜头、测距调焦、取景系统、附加透镜、滤光镜、效果镜等；曝光系统包括快门机构、光圈机构、测光系统、闪光系统、自拍机构等；辅助系统包括卷片机构、计数机构、倒片机构等。

所述成像镜头是用以成像的光学系统，由一系列光学镜片和镜筒所组成，每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据；取景器是用来选取景物和构图的装置，通过取景器看到的景物，凡能落在画面框内的部分，均能拍摄在胶片上；测距器可以测量出景物的距离，常与取景器组合在一起，通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来，在测距的同时完成调焦。

光学透视或单镜头反光式取景测距器都须手动操作，并用肉眼判断。此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法，可免除手动操作，又能避免肉眼判断带来的误差，以实现自动测距。

所述快门机构是控制曝光量的主要部件，最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类。镜头快门是由一组很薄的金属叶片组成，在主弹簧的作用下，连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭；焦平面快门是由两组部分重叠的帘幕(前帘和后帘)构成，装在焦平面前方附近。两帘幕按先后次序启动，以便形成一个缝隙。缝隙在胶片前方扫过，以实现曝光。

所述光圈又称作光阑，是限制光束通过的机构，装在镜头中间或后方。光圈能改变光路口径，并与快门一起控制曝光量。常见的光圈有连续可变式和非连续可变式两种。

记录影像设备300主要元件包括：成像元件、暗室、成像介质与成像控制结构。所述成像元件可以进行成像。通常是由光学玻璃制成的透镜组，称之为镜头。小孔、电磁线圈等在特定的设备上都起到了“镜头”的作用。所述成像介质则负责捕捉和记录影像，包括底片、CCD、CMOS等。所述暗室为所述镜头与所述成像介质之间提供一个连接并保护成像介质不受干扰。所述成像控制结构可以改变成像或记录影像的方式以影像最终的成像效果、光圈、快门、聚焦控制等。

惯性测量装置400包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，所述加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，所述陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。进一步地，还可以为每个轴配备更多的传感器。在一些实例中，惯性测量装置400安装在被测物体的重心上。

惯性测量装置400大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。

具体地，惯性测量装置400属于捷联式惯性测量装置，包括两个加速度传感器与三个速度传感器(陀螺)组成，加速度计用来感受待测物体相对于地垂线的加速度分量，速度传感器用来感受飞机的角度信息，该子部件主要有两个A/D转换器AD7716BS与64K的E/EPROM存储器X25650构成，A/D转换器采用惯性测量装置400的所述传感器的模拟变量，转换为数字信息后经过CPU计算后最后输出飞机俯仰角度、倾斜角度与侧滑角度，E/EPROM存储器主要存储了惯性测量装置400的所述传感器的线 性曲线图与IMU各传感器的件号与序号，在刚开机时，图像处理单元读取E/EPROM内的线性曲线参数为后续角度计算提供初始信息。

激光扫描仪500是借着扫描技术来测量工件的尺寸及形状等工作的一种仪器，激光扫描仪500采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，当光束射到由马达所带动的多面棱规反射而形成扫描光束。由于多面棱规位于扫描透镜的前焦面上，并均匀旋转使激光束对反射镜而言，其入射角相对地连续性改变，因而反射角也作连续性改变，经由扫描透镜的作用，形成一平行且连续由上而下的扫描线。

由于扫描法是以时间为计算基准，故又称为时间法。激光扫描仪500装置于生产在线，形成边生产边检验的仪器。激光扫描仪500包括激光光源及扫描器、受光感测器、控制单元等部分。所述激光光源为密闭式，容易形成光束，通常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，所述扫描器为旋转多面棱规或双面镜，当光束射入所述扫描器后，则快速转动使激光光反射成一个扫描光束。所述光束扫描全程中，若有工件即挡住光线，因此可以测知直径大小。测量前，必须先用两支已知尺寸的量规作校正，然后所有测量尺寸若介于此两量规间，可以经电子信号处理后，即可得到待测尺寸。因此，又称为激光测规。

激光扫描仪500，也是通常人们理解的激光抄数机。激光扫描仪500是应用扫描技术来测量待测物体的尺寸及形状等原理来工作。主要应用于逆向工程，负责曲面抄数，工件三维测量，针对现有三维实物(样品或模型)，可快速测得物体的轮廓集合数据，并加以建构，编辑，修改生成通用输出格式的曲面数字化模型。

进一步地，激光扫描仪500可以是三维激光扫描仪，或称为实景复制技术，所述三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步地描述。

第一实施例

本实施例提供一种街景采集数据同步方法，如图2所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤S101、电子终端向同步模块按照预设频率发送信号输出指令。

详细地，在电子终端100中预存控制同步模块200输出信号的功能模块。例如，可以是与同步模块200匹配的控制同步模块200的应用程序。具体地，电子终端100根据预设频率向同步模块发送信号输出指令，以控制步模块200输出控制信号的频率。所述预设频率可以根据当前街景环境进行预设。例如，信息量较大的街景所述预设频率设置为较高频率，反之则设置较小频率。具体地，在预设频率对应周期时间间隔电子终端100向同步模块200发送一次信号输出指令。

步骤S102、所述同步模块接收到所述信号输出指令后，同时输出快门控制信号和同步中断信号，所述输出快门控制信号和所述同步中断信号分别提供给记录影像设备和惯性测量装置。

其中，同步模块200输出快门控制信号和同步中断信号是间断性的，当同步模块200接收到电子终端100发送的信号输出指令时才输出快门控制信号和同步中断信号给记录影像设备300和惯性测量装置400，并且在记录影像设备300和惯性测量装置400完成一次数据采集后，快门控制信号和同步中断信号结束。同步模块200接收到下一次信号输出指令后，同步模块200再一次同时输出所述快门控制信号和所述同步中断信号。

步骤S103、在所述快门控制信号开始时，所述记录影像设备触发快门拍照，以及在所述同步中断信号开始时，所述惯性测量装置中断测量并获取中断时所记录的测量数据，其中，所述快门控制信号与所述同步中断 信号的开始时间同步。

进一步地，在本实施例中，快门控制信号和同步中断信号均为脉冲信号，所述快门控制信号的开始为所述快门控制信号的上升沿，所述同步中断信号的开始为所述同步中断信号的上升沿。相应地，若所述快门控制信号的开始为所述快门控制信号的上升沿，则所述快门控制信号的结束为所述快门信号的下降沿；若所述同步中断信号的开始为所述同步中断信号的上升沿，则所述同步中断信号的结束为所述同步中断信号的下降沿。进一步地，同步模块200同时输出的两个信号：所述控制快门信号与所述同步中断信号的上升沿是高精度同步的，通常情况下，所述控制快门信号与所述同步中断信号上升沿的时间误差小于1us。

在其他实施例中，所述快门控制信号的开始可为所述快门控制信号的上下降沿，所述同步中断信号的开始也可为所述同步中断信号的下降沿，此时，所述快门控制信号的结束则为所述快门控制信号的上下降沿，所述同步中断信号的结束则为所述同步中断信号的下降沿。

进一步地，惯性测量装置400持续测量数据，当惯性测量装置400接收到同步中断信号时，在同步中断信号开始时中断测量，并记录中断时刻所测量的数据。惯性测量装置400记录的测量数据包括实时位置、星历时间和姿态信息。所述星历时间是指天体运行随时间而变的精确位置或轨迹表，是时间的函数。

所述快门控制信号和所述同步中断信号分别在所述记录影像设备和所述惯性测量装置完成一次数据记录后结束。

进一步地，同步模块200一次输出所述快门控制信号和同步中断信号后由所述快门控制信号和同步中断信号控制一次记录影像设备300和惯性测量装置400同步进行数据采集，数据采集完成后所述快门控制信号和所述同步中断信号结束。

进一步地，本实施例的方法用于街景采集系统。具体地，通过此方法获取的街景数据经过处理可用于电子地图中街景显示功能。具体地，当接收到用户输入的指定位置的街景图查看，则可显示在对应街道采集得到的对应数据。

根据本实施例的方法，通过上述的同步模块200控制信号，达到同步控制惯性测量装置400及记录影像设备300采集数据，从而有效地实现街景采集系统采集数据时设备之间的采集的数据高精度同步。

第二实施例

本实施例提供一种街景采集数据同步方法，本实施例与第一实施例，类似，其不同之处在于，如图3所示，本实施例的方法还包括：

步骤S201、电子终端向同步模块按照预设频率发送信号输出指令。

详细地，在电子终端100中预存控制同步模块200输出信号的功能模块。例如，可以是与同步模块200匹配的控制同步模块200的应用程序。具体地，电子终端100根据预设频率向同步模块发送信号输出指令以控制同步模块200输出控制信号的频率。所述预设频率可以根据当前街景环境进行预设。例如，信息量较大的街景所述预设频率设置为较高频率，反之则设置较小频率。具体地，在预设频率对应周期时间间隔电子终端100向同步模块200发送一次信号输出指令。

步骤S202、所述同步模块接收到所述信号输出指令后，同时输出快门控制信号和同步中断信号，所述输出快门控制信号和所述同步中断信号分别提供给记录影像设备和惯性测量装置。

其中，同步模块200输出快门控制信号和同步中断信号是间断性的，当同步模块200接收到电子终端100发送的信号输出指令时才输出快门控制信号和同步中断信号给记录影像设备300和惯性测量装置400，并且在 记录影像设备300和惯性测量装置400完成一次数据采集后，快门控制信号和同步中断信号结束。同步模块200接收到下一次信号输出指令后，同步模块200再一次同时输出所述快门控制信号和所述同步中断信号。

步骤S203、在所述快门控制信号开始时，所述记录影像设备触发快门拍照，以及在所述同步中断信号开始时，所述惯性测量装置中断测量并获取中断时所记录的测量数据，其中，所述快门控制信号与所述同步中断信号的开始时间同步。

进一步地，在本实施例中，快门控制信号和同步中断信号均为脉冲信号，所述快门控制信号的开始为所述快门控制信号的上升沿，所述同步中断信号的开始为所述同步中断信号的上升沿。

惯性测量装置400持续测量数据，当惯性测量装置400因同步中断信号中断时，记录中断时刻的测量数据。

步骤S204、所述惯性测量装置和激光扫描仪通过1PPS+TOD接口相连，所述1PPS+TOD接口控制所述惯性测量装置与所述激光扫描仪同步采集数据。

详细地，惯性测量装置400和激光扫描仪500通过1PPS+TOD接口相连。其中1PPS(pulses per second)，即为每秒脉冲数。TOD协议数据报传递同步的星历时间值，配合1PPS(秒脉冲)能够和UTC(Coordinated Universal Time，协调世界时)对齐。1PPS脉冲每秒触发一次脉冲信号，控制惯性测量装置400和激光扫描仪500同步采集数据。可以知道的是，1pps秒脉冲精度为0.5us。

进一步地，所述快门控制信号和所述同步中断信号分别在所述记录影像设备300和所述惯性测量装置400完成一次数据记录后结束。

图4所示为一个实例中同步模块200控制输出信号示意图。具体地，由同步模块200同时发出快门控制信号及同步中断信号。可以知道的是， 同时输出的控制信号为能够高精度同步变化的信号。因此，同步模块200同时输出的快门控制信号及同步中断信号的上升沿是高精度同步。如图4所示，快门控制信号的上升沿在点a处，同步中断信号的上升沿在点b处。图示中点a与点b之间的时间差小于1us。详细地，在快门控制信号的上升沿时，触发记录影像设备300触发快门拍照。在同步中断信号的上升沿时，触发惯性测试装置400中断测试，此时惯性测试装置400记录此刻的位置、星历时间和姿态信息。进一步地，惯性测试装置400和激光扫描仪500是通过1PPS+TOD接口相连，1PPS脉冲每秒触发一次脉冲信号，从而控制惯性测试装置400和激光扫描仪500同步采集数据，TOD协议数据报传递同步的星历时间值。详细地，可以知道的是，1pps秒脉冲精度为0.5us。因此，本实施例的方法用于街景采集系统的误差小于1us。

关于本实施例的其它细节还可以参考第一实施例，在此不再赘述。

根据本实施例的方法，通过上述的同步模块200控制信号，达到同步控制惯性测量装置400及记录影像设备300采集数据，从而有效地提高街景采集系统采集数据时设备之间的同步精度，进一步地，记录影像设备300与惯性测量装置同步，惯性测量装置再与激光扫描仪500同步，从而实现记录影像设备300、惯性测量装置400及激光扫描仪500之间的采集数据的同步。

第三实施例

本实施例提供一种街景采集数据同步装置，如图5所示，本实施例中的装置包括：发送单元301以及频率设置单元302；

发送单元301，用于按照预设频率向同步模块200发送信号输出指令，从而触发同步模块200同时输出快门控制信号和同步中断信号，以分别控制惯性测量装置400与记录影像设备300同步采集数据。

频率设置单元302，用于根据当前街景环境进行预设频率，其中，针对信息量大的街景，所述预设频率大，针对信息量小的街景，所述预设频率小。关于本实施例的装置的其它细节可以进一步地参考第一实施例，在此不再赘述。

根据本实施例的装置，控制同步模块200发送控制信号的频率，从而使用街景采集系统能够有序进行街景采集，且同步模块200输出的快门控制信号和同步中断信号的上升沿严格同步，因此触发惯性测量装置400与记录影像设备300的相应操作也是同步的，从而有效地实现街景采集系统采集数据时设备之间的采集的数据高精度同步

第四实施例

本实施例提供一种街景采集数据同步系统，如图6所示，本实施例的系统包括：电子终端100、同步模块200、记录影像设备300以及惯性测量装置400。

电子终端100，用于按照预设频率向同步模块200发送信号输出指令。

同步模块200，用于接收到所述信号输出指令后，同时输出快门控制信号和同步中断信号，所述输出快门控制信号和所述同步中断信号分别提供给记录影像设备300和惯性测量装置400。

详细地，在本实施例中，所述快门控制信号的开始为所述快门控制信号的上升沿，所述同步中断信号的开始为所述同步中断信号的上升沿。

记录影像设备300，用于在所述快门控制信号开始时，触发快门拍照。

惯性测量装置400，用于在所述同步中断信号开始时，中断测量并获取中断时所记录的测量数据，其中，所述快门控制信号与所述同步中断信号的开始时间同步。

惯性测量装置400还用于持续记录数据，在所述同步中断信号开始时 中断，并在所述同步中断信号结束时继续记录数据。

同步模块200，还用于控制输出的所述快门控制信号和同步中断信号分别在所述记录影像设备和所述惯性测量装置完成一次数据记录后结束。

关于本实施例的系统的其它细节可进一步参考第一实施例，在此不再赘述。

根据本实施例的系统，通过上述的同步模块200输出的控制信号，实现同步控制惯性测量装置400及记录影像设备300采集数据，从而有效地实现街景采集系统采集数据时设备之间的采集的数据高精度同步。

第五实施例

本实施例提供一种街景采集数据同步系统，本实施例与第四实施例类似。其不同之处在于，如图7所示，本实施例的系统包括：电子终端100、同步模块200、记录影像设备300、惯性测量装置400以及激光扫描仪500。

激光扫描仪500和惯性测量装置400通过1PPS+TOD接口相连，所述1PPS+TOD接口控制惯性测量装置400与激光扫描仪500同步采集数据。

关于本实施例的系统的其它细节可进一步参考第二实施例，在此不再赘述。

根据本实施例的系统，通过上述的同步模块200输出的控制信号，实现同步控制惯性测量装置400及记录影像设备300采集数据，从而实现记录影像设备300与惯性测量装置400采集数据的同步，进一步地，惯性测量装置400再与激光扫描仪500同步，从而有效地实现街景采集系统采集数据时设备之间的采集的数据高精度同步。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其内存储有计算机可执行指令，上述的计算机可读存储介质例如为非易失性存储器例如 光盘、硬盘、或者闪存。上述的计算机可执行指令用于让计算机或者类似的运算装置完成上述的街景采集数据同步方法方法中的各种操作。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上该，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。