一种无线外置视频数显同步器的制作方法

本实用新型涉及一种无线外置视频数显同步器。

背景技术：

CN103108190A的专利文献公开了一种模拟摄像机与高清摄像机之间实现图像同步的系统，其中下位工控机模块通过网络交换模块与数个高清摄像机相连接，并依次通过网络交换模块和模拟视频采集控制模块与模拟摄像机连接，下位工控机模块中设置有基准时钟单元，模拟视频采集控制模块中的中央控制单元分别与第一实时时钟单元和图像缓存单元连接，高清摄像机中设置有第二实时时钟单元，第一实时时钟单元和第二实时时钟单元分别与基准时钟单元保持同步。实现原理比较复杂。

目前，消费级摄像机大多不具备多台摄像机同时拍摄情况下的时钟同步功能，不同品牌摄像机之间更难以解决时钟同步问题。在实际应用中（如：体育训练的动作分析）经常需要使用多台摄像机同时拍摄一个场景，得到不同角度的视频影像，为后期视频解析提供资料，但由于没有一个简单易行的方法为这些视频提供一个同步时钟标记，导致了在后期使用计算机软件对视频影像进行解析、剪辑、处理分析等工作中出现大量问题，甚至于大量视频因此作废。更有甚者因为拍摄过程无法重现，视频时间又无准确时钟标记，最终造成了无法弥补的损失。

现有技术为解决以上问题通常采用放置同步指示灯的方法：采用此种方法首先需要在多台摄像机的拍摄场景内都能拍摄到同一盏同步指示灯，开始时刻触发指示灯亮起，并且确保每台摄像机都能拍摄到同步指示灯亮起的这一时刻，以此时刻作为“同步开始帧”。在结束时再次触发指示灯熄灭，并且确保每台摄像机也均记录下同步指示灯熄灭的这一时刻，以此时刻作为“同步结束帧”。在后期使用软件对视频影像进行处理分析时，操作人员在视频中逐帧查找，在找到“同步开始帧”和“同步结束帧”作为基准，随后根据帧数、帧频计算视频时间，完成视频剪辑或解析工作。这种方法比较传统，不需要过多的辅助设备，简单，成本较为低廉。但是，实现过程局限性大，受拍摄环境影响，成功率有限，为后期视频分析带来不便。这种方法主要问题和局限性如下：第一，受场地环境影响较大，如果在光线太强的地方，同步指示灯的亮度不足以在拍摄视频中清楚显示，这样在后期处理视频影像时就无法清晰准确分辨出“同步开始帧”和“同步结束帧”。第二，大多数情况下很难找到一个合适位置放置同步指示灯，并且保证多个摄像机架设位置均能将同步指示灯包含在拍摄场景内，而且随着摄像机数量增加，寻找放置同步指示灯位置的工作变得更加困难。另外，同步指示灯放置位置离摄像机位置越远，可同时被多台摄像机拍摄到的几率越大，但是，距离越远摄像机拍摄到的清晰程度也越差。换言之，同步指示灯放置的区域范围是很有限的，摄像机同步拍摄区域范围也就是有限的。一般而言直线距离超过五十米范围以外的区域用广角拍摄就无法使用这种方式来实现同步拍摄工作了。第三，后期使用软件对视频影像进行处理分析时，操作人员需要在视频中逐帧查找，以便找到“同步开始帧”和“同步结束帧”作为基准，随后根据帧数、帧频计算视频时间，完成视频剪辑或解析工作。这个过程耗费时间和人力。在视频资料量大的情况下，人力和时间成本都大大增加。第四，无法直观显示和记录下同步时间，后期处理分析视频影像时工作繁琐，也容易出现错误。

现有技术也有采用摄像机有线同步触发的方法：用触发线缆将多台摄像机连接在一个触发控制器上，这种方法虽然简单，可也存在一些不得不考虑的问题是：第一，如果摄像机相距较远，布置触发线的工作就变得很困难，耗时耗力。在大多数情况下，这样远距离用线缆连接的方法都不被允许（比如，比赛场地或者人流量较多的地方）。第二，只有中高档专业摄像机具有同步触发功能，而且只有相同品牌摄像机可以连在一起使用。这样一来，使用成本自然不菲。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种无线外置视频数显同步器，其使用方便，能够完全解决了多台摄像机同步拍摄时间的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种无线外置视频数显同步器，其特征在于，包括：

本实用新型的有益效果为：

第一，结构简单，包括：多个在摄像机镜头前加设的“无线数显同步盒”，一个中心“无线触发器”和一个“GPS基准时钟校准器”。每个“无线数显同步盒”包括八位LED数显单元、高精度时钟单元及WiFi通信单元。利用“GPS基准时钟校准器”可以同时校准多个“无线数显同步盒”使其时钟与GPS基准时钟同步。实用便捷、计时精度高、可靠性强、受环境影响小。

第二，使用方便，可根据不同录制需要与不同品牌、不同类型摄像机搭配使用，灵活组合，具备极强的通用性，能够满足任何情况下多台或不同类型摄像机同时拍摄情况下的时钟同步需求。使后期对视频影像进行2D、3D解析、视频剪辑、视频精确帧定位分析等工作更加简洁方便。完全解决了多台摄像机拍摄及视频解析时的同步问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的无线外置视频数显同步器结构示意图；

图2是无线数显同步盒的功能模块示意图；

图3至图6是本实用新型的电路图；

图7是本实用新型的LED数显单元电路图；

图8至图10是本实用新型的电源电路图；

图11是本实用新型的电路图；

图12至图14是本实用新型的GPS基准时钟校准器的电路图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

请参照图1，本实用新型的无线外置视频数显同步器，包括：多个设置在摄像机镜头前的无线数显同步盒，一个无线触发器和一个GPS基准时钟校准器，其中，每个无线数显同步盒分别与所述GPS基准时钟校准器进行连接，所述无线触发器与摄像机的外触发接口进行连接。

优选地，所述无线数显同步盒具有壳体，带有八位LED数码管，触发脉冲输出接口和手动启/停开关。

请参照图2，所述无线数显同步盒的壳体内设置单片机控制单元，所述单片机控制单元连接基准时钟单元，同步触发脉冲单元，基准时钟校准接口，LED数显单元，以及WIFI无线通信单元。

请参照图3至图11，所述单片机控制单元连接基准时钟单元，同步触发脉冲单元，基准时钟校准接口，其电路包括：型号为ATxmega32A4-AU的芯片U4，其4脚连接电阻R1和二极管D1，5脚连接电阻R3的一端，R3的另一端连接电阻R2与R4，28脚连接电阻R7的一端，R7的另一端连接三极管Q1，29脚连接电阻R8的一端，R8的另一端连接三极管Q2；型号为EPM570GT144C5的芯片U7A、U7B、U7C、J7D、U7E组成的可编程逻辑器件电路，其中，U7A的5脚、6脚、7脚和8脚连接WIFI无线通信单元，U7B的75脚至84脚为小时控制，85脚至106脚为分钟控制，107脚至124脚为秒控制，125脚至144脚为百分之一秒控制；型号为GPS_VK1616U7G5L的芯片U6，其9脚连接电阻R13，10脚连接电阻R12；型号为FM25L256的芯片U5，其3脚连接电阻R15，7脚连接电阻R14。

优选地，所述LED数显单元包括：2位小时显示数码管，2位分钟显示数码管，2位秒显示数码管，2位百分之一秒显示数码管。

优选地，还包括型号为TLV70033-3.3V的CPU电源电路，型号为TLV70033-3.3V的GPS电源电路以及型号为SPX3819-3.3V的WIFI电源电路。

优选地，还包括按键电路，蜂鸣器电路以及WIFI模块电路。

请参照图12至图14，所述GPS基准时钟校准器包括：型号为ATxmega32A4-AU的芯片U1，12脚至17脚连接2.4G无线校准模块，35脚连接复位电路，其21脚与22脚分别连接型号为ULN2803的芯片U2的2脚与1脚，以及型号为ULN2803的芯片U3的2脚与1脚。GPS基准时钟校准器是一个带有GPS校准功能和标准秒脉冲输出功能的独立时钟电路。使用时在GPS信号稳定的地方开机，等待GPS模块接收卫星信号，当模块同时接收到三颗及以上数量卫星信号时，时钟信号已锁定，自身校准完毕。此时GPS基准时钟校准器内部时钟与GPS时钟已同步。随后，将模块切换为“无GPS模式”，模块内部时钟仍然会维持运行。本设备通过接口将1PPS秒脉冲信号和GPS时钟信息（年、月、日、时、分、秒）引出，通过有线连接同时输入到多个无线数显同步盒的时钟校准接口内，“无线数显同步盒”CPU收到一个时钟信息后，将秒数加一，同时附上百分之秒数据“00”（清零百分之一秒）写入缓存，待秒脉冲到来时将缓存中的时间信息写入无线数显同步盒内的时钟芯片。为减小写入时间带来的误差，“无线数显同步盒”CPU再次读取一个GPS时钟信息，将秒数加一，百分之一秒清零，写入缓存，当秒脉冲再次到来时，只将秒和百分之一秒写入无线数显同步盒内的时钟芯片（减小写入时间），完成校准同步操作。

优选地，所述无线触发器包括高精度晶振与内置WiFi通信模块。内置时钟可通过“GPS基准时钟校准器”校准同步，带有无线连接故障指示。

本实用新型在使用时，用GPS基准时钟校准器校准，它向每个无线数显同步盒发送一个标准时间的绝对时刻（年、月、日、时、分、秒），以此确保每个“无线数显同步盒”内的时钟的时间与GPS时钟同步，以此保证了整套设备内的每个组件带有的计时时钟完全同步。

在场地内布置摄像机和相应个数的无线数显同步盒，如果需要可将触发脉冲输出接口与摄像机外触发接口相连。准备工作完成之后，开始拍摄时只需按下无线触发器的“开始”按钮，触发内置CPU发出一个“时钟信息”信号，所有“无线数显同步盒”接收到此“时钟信息”，进入准备状态，并在约定时刻启动无线数显同步盒的LED八位时间显示。因为所有“无线数显同步盒”均已拥有同步的时钟。如果只要求在视频中叠加同步时钟标记，那么无论是同时“开始”还是先后“开始”都会显示同步的时钟信息。只有需要摄像机同步触发时才必须要求同时“开始”。

另外，开始同步拍摄步骤中，只需要按下“无线触发器”的“开始”按钮一个人为动作，操作简单便捷。本设备为了确保各个无线触发端的工作稳定性和有效性，在无线触发器上加设了“错误提示灯”。当按下无线触发器的“开始”按钮后，如果某个无线数显同步盒没有按照指令进入准备状态，“无线触发器”将自动再发送一个稍加延后的“时钟信息”信号，以保证所有“无线数显同步盒”在同一个“时钟信息”下进入准备开始状态。如果“无线触发器”发送的三次指令信息均未能让所有无线数显同步盒同时进入准备状态，则无线触发器上的“错误提示灯”亮起，提示操作人员去检查无线连接问题。然后再重新进行工作。结束同步拍摄的步骤与上述开始同步拍摄的工作原理相同。也只需要按下无线触发器上的“停止”按钮一个人为动作。

本实用新型具有以下实质性特点和进步：

第一：结构简单、体积小巧、安装方便、可靠性高，操作简单。无线WiFi传输指令，无需布线，场地布设方便，对拍摄无干扰。计时精度高，排除人为干扰。

第二：引入GPS基准时钟校准器校准同步无线数显同步盒时钟，解决了室内无GPS信号的问题。“无线外置视频数显同步器”各个部件均使用高精度时钟电路（含百分之一秒计时），并有独立时钟维持电池，即使在关闭电源的情况下也能在一段时间内保持时钟精确和同步。

第三：无线数显同步盒上的数显屏幕能直观显示时间（时、分、秒、百分之一秒），这样录制的视频会一直带有相同的同步时间显示在视频中，在后期的软件处理工作不用再人工计算帧数，这样后期的视频分析工作自然变得更加便捷，节省时间和人力。

第四：快速反馈数据。具有本地缓冲存储，保证数据不会丢失。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，在本申请所附权利要求的保护范围内。