一种多目相机系统、装置及同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机视觉领域，特别涉及一种多目相机系统、装置及同步方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术的迅猛发展，人们对三维模型及与之相关的需求越来越多，而多目相机系统是实现三维模型的重要手段。多目相机系统是指具有多个成像相机单元组成的、各成像相机单元之间以一定的距离和角度固定组成的一个相机系统。多个成像相机单元同步采集二维图像，通过立体视觉算法将同一时刻采集的多个二维图像组成三维立体图像数据，用于计算机视觉处理。
[0003]多目相机系统的基线是指相机单元之间的距离，基线的大小影响采集三维图像目标的距离，基线越大，采集到的远处目标的三维信息越精确。
[0004]目前，基于小基线的多目相机系统，多个成像相机单元一般都设计集成到同一电路板上，可以使用同一个硬件处理单元控制，因为成像相机单元之间共用总线和时钟，所以可以很容易进行同步。
[0005]大基线多目相机系统，由于成像相机单元之间的距离较大(0.5米?5米)，成像相机单元无法设计到同一电路板上，大多采用多头独立的方式，即为了达到实时的测量，采用多个成像相机单元独立工作，分别同时拍摄，然后分别通过USB、Ethernet等数据传输通道传送到PC，通过PC完成各个图像的拼接、合成等处理。其中，USB、Ethernet等接口主要用于数据传输，而数据处理和传输的延迟误差的数量级一般在几个毫秒以上，因此使用USB、Ethernet等数据传输通道无法实现大基线多目相机系统的精确同步。
[0006]现有技术的不足在于:目前多目相机系统使用的USB或Ethernet接口传递同步信号，无法实现大基线多目相机系统的精确同步。
【发明内容】
[0007]本发明实施例中提供了一种多目相机系统、装置及同步方法，用以解决现有技术中的大基线多目相机系统无法实现精确同步的问题。
[0008]本发明实施例中提供了一种多目相机系统，包括多个相机单元，硬件信号发生装置以及同步图像匹配装置，其中:
[0009]硬件信号发生装置，与多个相机单元通过电缆相连，用于产生同步信号，并将该同步信号同时发送至多个相机单元；
[0010]多个相机单元，分别与硬件信号发生装置和同步图像匹配装置相连，用于接收硬件信号发生装置发出的同步信号，各相机单元受该同步信号触发拍摄同步二维图像；
[0011]同步图像匹配装置，与多个相机单元相连，用于获取各相机单元拍摄的同步二维图像，并将获取的多个同步二维图像进行同步匹配。
[0012]本发明实施例中还提供了一种硬件信号发生装置，该装置用于产生触发多个相机单元进行同步拍摄的同步信号，并将该同步信号同时发送至多个相机单元。
[0013]本发明实施例中又提供了一种同步图像匹配装置，该装置用于获取多个相机单元在同步信号触发下拍摄的同步二维图像，并将该多个二维图像进行同步匹配。
[0014]本发明实施例中再提供了一种多目相机同步方法，包括步骤:
[0015]硬件信号发生装置产生同步信号，并将该同步信号通过电缆同时发送至多个相机单元;
[0016]多个相机单元接收硬件信号发生装置发出的同步信号，并按照该同步信号触发各相机单元拍摄获得同步二维图像；
[0017]同步图像匹配装置获取各相机单元拍摄的同步二维图像，并将获取的多个同步二维图像进行同步匹配。
[0018]本发明实施例中另提供了一种同步信号发生方法，包括步骤:
[0019]产生触发多个相机单元进行同步拍摄的同步信号；
[0020]将该同步信号通过电缆同时发送至多个相机单元。
[0021]本发明实施例中还提供了一种图像匹配方法，包括步骤:
[0022]获取各相机单元在同步信号触发下拍摄的同步二维图像；
[0023]将获取的多个同步二维图像进行同步匹配。
[0024]本发明的有益效果是:
[0025]本发明实施例提供的技术方案中，硬件信号发生装置将产生的同步信号通过电缆发送至多个相机单元，并触发相机单元拍摄同步二维图像，并利用同步图像匹配装置实现同步二维图像的匹配，由于电缆中信号的传输速度接近光速，几乎不损耗时间，因此使用电缆传递同步信号可以实现大基线多目相机系统中多个相机单元的精确同步。
【附图说明】
[0026]下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中:
[0027]图1为本发明实施例中多目相机系统实施的结构示意图；
[0028]图2为本发明实施例中多目相机系统及装置的实施示意图；
[0029]图3为本发明实施例中多目相机同步方法实施的流程示意图；
[0030]图4为本发明实施例中同步信号发生方法实施的流程示意图；
[0031]图5为本发明实施例中图像匹配方法实施的流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。
[0033]针对现有技术的不足，本发明实施例中提供了一种多目相机系统、装置及同步方法，来实现大基线多目相机系统的精确同步。下面进行说明。
[0034]图1为本发明实施例中多目相机系统实施的结构示意图，如图所示，可以包括多个相机单元101、102……10N，硬件信号发生装置110以及同步图像匹配装置120，其中:
[0035]硬件信号发生装置110，与多个相机单元通过电缆相连，用于产生同步信号，并将该同步信号同时发送至多个相机单元；
[0036]多个相机单元，分别与硬件信号发生装置110和同步图像匹配装置120相连，用于接收硬件信号发生装置110发出的同步信号，各相机单元受该同步信号触发拍摄同步二维图像；
[0037]同步图像匹配装置120，与多个相机单元相连，用于获取各相机单元拍摄的同步二维图像，并将获取的多个同步二维图像进行同步匹配。
[0038]具体实施中，本发明实施例中的多目相机系统可以使用在大基线(0.5米?5米)的场景中，基线越大，采集到的远处目标的三维信息越精确，同时拍摄同步二维图像的相机单元越多，采集到的二维图像计算获得的三维信息也越精确。本发明实施例不再使用传统的USB、Ethernet数据传输通道进行相机单元的同步，而是采用电缆传输接近光速的电信号作为同步信号来触发相机单元进行拍摄，进而提高了相机单元的同步精确度。
[0039]实施中，多个相机单元可以按照预设距离和预设位置固定在机械装置上。
[0040]具体实施中，由于本发明实施例中提供的多目相机系统可以使用在大基线场景下，因此，相机单元之间的距离可以在0.5米以上。
[0041]另外，为了提高多个相机单元拍摄同步二维图像的稳定性，可以将相机单元固定在机械装置上，此处并不限制固定的方式，只要是可以满足本发明实施例中将相机单元固定在机械装置上的方式均在本发明的保护范围之内。
[0042]具体实施中，各相机单元可以以直线方式排列固定在机械装置上，也可以以圆弧方式排列固定在机械装置上，或者以其他任意角度固定在机械装置上，此处不做限制。例如，使用圆弧的方式将各相机单元固定在机械装置上。
[0043]与直线排列方式相比，以圆弧方式排列可以以较少的相机单元获得更大角度的二维图像信息。
[0044]实施中，硬件信号发生装置110可以是电信号发生器，同步信号可以为电平信号。
[0045]具体实施中，硬件信号发生装置110可以是一个可配置的电信号发生器，产生的同步信号可以是电平信号，可以通过电缆(信号传输线)连接到各个相机单元的触发输入接口。在发送同步信号至各相机单元之前，可以先将各个相机单元