一种用于同步多个无线摄像设备的方法和系统及虚拟现实系统与流程

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种用于同步多个无线摄像设备的方法和系统及虚拟现实系统。

背景技术：

虚拟现实系统的空间定位需要多个摄像设备同时拍摄物体，以达到准确定位的目的，目前通常采用对多个摄像设备同时上电的方法保持各摄像设备的同步，但是由于上电延时以及系统初始化时间不完全相同，存在各摄像设备之间同步不准的问题，另外长时间运行以后，各摄像设备之间的拍摄物体的时间差会进一步变大，导致不能准确定位目标。

技术实现要素：

为了能够在进行虚拟现实系统的空间定位时保证多个摄像设备同时拍摄定位目标，保证定位的准确性，本发明提供了一种用于同步多个无线摄像设备的方法和系统及虚拟现实系统。

依据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于同步多个无线摄像设备的方法，包括：

在虚拟现实头盔上设置同步控制模块，将多个待同步的无线摄像设备环绕所述虚拟现实头盔所在空间布置；

将每一个待同步的无线摄像设备的无线通信模块无线连接到所述同步控制模块,，控制所述同步控制模块定时向每一个所述无线摄像设备同时发送同步指令；

当某一个所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步指令后，触发该无线摄像设备的微控制器向该无线摄像设备的图像传感器发送同步脉冲信号，控制图像传感器采集图像。

其中，每一个所述无线摄像设备的图像传感器包括第一感光芯片和第二感光芯片；所述当某一个所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步指令后，触发该无线摄像设备的微控制器向该无线摄像设备的图像传感器发送同步脉冲信号，控制所述图像传感器采集图像，具体包括：

当某一个所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步控制模块发送的同步指令时，所述无线通信模块向该无线摄像设备的微控制器发送同步脉冲信号；

当所述微控制器接收到所述同步脉冲信号时，向所述第一感光芯片发送同步脉冲信号；

当所述第一感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向所述第二感光芯片发送同步脉冲信号；

当所述第二感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集。

其中，所述方法还包括：

当某一个无线摄像设备的第一感光芯片和第二感光芯片完成采集图像之后，控制所述第一感光芯片和第二感光芯片分别通过相机串行接口将采集到的红外图像和彩色图像发送给该无线摄像设备的ARM处理器；

控制所述ARM处理器处理所述红外图像和彩色图像，获取所述虚拟现实头盔的位置跟踪数据，并将所述位置跟踪数据通过SPI总线发送给所述微处理器；

控制所述微处理器通过所述无线通信模块将所述位置跟踪数据发送给所述虚拟现实头盔。

其中，所述方法还包括：

将充电芯片通过IIC总线连接到所述ARM处理器；

将LED指示灯连接到所述ARM处理器的输出端口，将按键连接所述ARM处理器的输入端口。

依据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于同步多个无线摄像设备的系统，包括设置在虚拟现实头盔上的同步控制模块，以及环绕所述虚拟现实头盔所在空间布置的多个待同步的无线摄像设备，每一个所述无线摄像设备包括无线通信模块、微控制器和图像传感器；

所述同步控制模块分别无线连接每一个所述无线摄像设备的无线通信模块，定时向每一个所述无线摄像设备同时发送同步指令；

当某一个所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步指令后，触发该无线摄像设备的微控制器向图像传感器发送同步脉冲信号，控制所述图像传感器采集图像。

其中，每一个所述无线摄像设备的图像传感器包括第一感光芯片和第二感光芯片；

当某一个所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步控制模块发送的同步指令时，所述无线通信模块向该无线摄像设备的微控制器发送同步脉冲信号；

当所述微控制器接收到所述同步脉冲信号时，向所述第一感光芯片发送同步脉冲信号；

当所述第一感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向所述第二感光芯片发送同步脉冲信号；

当所述第二感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集。

其中，所述无线摄像设备还包括ARM处理器，所述ARM处理器通过SPI总线连接到所述微控制器；

所述第一感光芯片和第二感光芯片分别通过相机串行接口连接到所述ARM处理器，将采集到的红外图像和彩色图像发送给所述ARM处理器；

所述ARM处理器，用于处理接收到的红外图像和彩色图像，获取所述虚拟现实头盔的位置跟踪数据，并将所述位置跟踪数据发送给所述微处理器；

所述微处理器通过所述无线通信模块将所述位置跟踪数据发送给所述虚拟现实头盔。

其中，所述无线摄像设备还包括充电芯片、LED指示灯和按键；

所述充电芯片通过IIC总线连接到所述ARM处理器；

所述LED指示灯连接到所述ARM处理器的输出端口，所述按键连接到所述ARM处理器的输入端口。

依据本发明的又一方面，本发明提供了一种虚拟现实系统，包括虚拟现实头盔和环绕所述虚拟现实头盔所在空间布置的4个无线摄像设备；所述虚拟现实头盔上设置有可见光源和红外光源，每一个所述无线摄像设备包括第一感光芯片和第二感光芯片；

所述虚拟现实头盔上还设置有同步控制模块，每一所述无线摄像设备通过各自的无线通信模块连接到所述同步控制模块，所述同步控制模块定时向每一个所述无线摄像设备同时发送同步指令；

当某一所述无线摄像设备的无线通信模块接收到所述同步控制模块发送的同步指令时，所述无线通信模块向该无线摄像设备的微控制器发送同步脉冲信号；当所述微控制器接收到所述同步脉冲信号时，向所述第一感光芯片发送同步脉冲信号；当所述第一感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向所述第二感光芯片发送同步脉冲信号；当所述第二感光芯片接收到所述同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集；

所述第一感光芯片和第二感光芯片分别通过相机串行接口将采集到的红外图像和彩色图像发送给该无线摄像设备内的ARM处理器，由所述ARM处理器处理所述红外图像和彩色图像，获取所述虚拟现实头盔的位置跟踪数据，并将所述位置跟踪数据发送给所述微处理器；所述微处理器通过所述无线通信模块将所述位置跟踪数据发送给所述虚拟现实头盔；

所述虚拟现实头盔用于实时显示虚拟现实场景图像。

本发明实施例的有益效果是：通过在虚拟现实头盔上设置同步控制模块，定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令，在各无线摄像设备工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备进行一次同步，保证各无线摄像设备同时拍摄定位目标，保证了定位的准确性。在进一步的优选实施例中，微控制器先向第一感光芯片发送同步脉冲信号，当第一感光芯片接收到同步脉冲信号时，再向第二感光芯片发送同步脉冲信号，两个感光芯片开始采集图像的时间有一定的时间间隔，可以避免相互之间产生干扰，并且由于间隔很短并不会对定位的准确性产生不良影响。通过在无线摄像设备中预先处理原始图像获取位置跟踪数据，再将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔，相比于传输原始图像数据，传输的数据量大大减少，有效降低了位置跟踪数据的传输延时。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的系统中无线摄像设备的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：在虚拟现实头盔上设置同步控制模块，定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令，在各无线摄像设备工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备进行一次同步，保证各无线摄像设备同时拍摄定位目标，从而保证了定位的准确性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的用于同步多个无线摄像设备的方法包括：

步骤S110：在虚拟现实头盔上设置同步控制模块，将多个待同步的无线摄像设备环绕虚拟现实头盔所在空间布置。

在进行虚拟现实系统的空间定位时，至少需要两个无线摄像设备同时拍摄到一个目标，环绕虚拟现实头盔所在空间布置多个无线摄像设备可以使用户在运动时至少有两个或以上的无线摄像设备可以同时捕捉到虚拟现实头盔等定位目标，保证定位的准确性，例如可以环绕虚拟现实头盔所在空间布置4个无线摄像设备，各无线摄像设备处于同一高度，分别位于正方形的4个顶点。

步骤S120：将每一个待同步的无线摄像设备的无线通信模块无线连接到同步控制模块,控制同步控制模块定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令。

步骤S130：当某一个无线摄像设备的无线通信模块接收到同步指令后，触发该无线摄像设备的微控制器向该无线摄像设备的图像传感器发送同步脉冲信号，控制图像传感器采集图像。

现有的同步多个摄像设备的方案通常是对各摄像设备同时上电，但是由于上电延时以及系统初始化时间不完全相同，各摄像设备之间同步不准，并且由于在系统工作过程中没有有效的同步措施，在摄像设备长时间运行以后，各摄像设备之间的拍摄物体的时间差会进一步变大。因此本发明实施例提供的用于同步多个无线摄像设备的方法中，控制同步控制模块定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令，无线摄像设备接收到同步指令后向内部的图像传感器发送同步脉冲信号，控制图像传感器采集图像。同步控制模块在各无线摄像设备工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备进行一次同步，保证各无线摄像设备同时拍摄定位目标，保证了定位的准确性。

在本发明的一个优选实施例中，每一个无线摄像设备的图像传感器包括两个感光芯片，其中一个感光芯片用于采集红外图像以确定目标的位置，另一个感光芯片用于采集彩色图像以区分多个目标，两个感光芯片设置在同一个无线摄像设备中，距离很近，若两个感光芯片同一时刻进行图像采集，相互之间会产生干扰，因此在本优选实施例中，步骤S130具体包括：

当某一个无线摄像设备的无线通信模块接收到同步控制模块发送的同步指令时，无线通信模块向该无线摄像设备的微控制器发送同步脉冲信号；当微控制器接收到同步脉冲信号时，向第一感光芯片发送同步脉冲信号；当第一感光芯片接收到同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向第二感光芯片发送同步脉冲信号；当第二感光芯片接收到同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集。

微控制器先向第一感光芯片发送同步脉冲信号，第一感光芯片接收到该信号之后再向第二感光芯片发送同步脉冲信号，对比于微控制器同时向两个微控制器发送同步信号的方式，本实施例提供的方案可以使两个感光芯片开始采集图像的时间有一定的时间间隔，避免相互之间产生干扰。由于这一时间间隔很短，可以近似地认为两个感光芯片采集图像时，定位目标在同一个位置，不会对定位的准确性产生不良影响。

目前，在进行虚拟现实系统的空间定位时，通常是利用摄像设备采集图像，然后摄像设备将采集的图像发送给虚拟现实头盔，由虚拟现实头盔处理该图像数据以获取位置跟踪数据。但是，直接传输采集的图像的方式数据量很大，对通信带宽有较高的要求，若摄像设备采用无线方式向虚拟现实头盔传输图像，带宽和延时很难满足要求。因此，本发明的一个优选实施例提供的用于同步多个无线摄像设备的方法还包括：

当某一个无线摄像设备的第一感光芯片和第二感光芯片完成采集图像之后，控制第一感光芯片和第二感光芯片分别通过相机串行接口将采集到的红外图像和彩色图像发送给该无线摄像设备的ARM处理器；

控制ARM处理器处理红外图像和彩色图像，获取虚拟现实头盔的位置跟踪数据，并将位置跟踪数据通过SPI总线发送给微处理器；

控制微处理器通过无线通信模块将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔。

ARM处理器功耗低、性能高，可以快速处理无线摄像设备采集到的图像，从中获取位置跟踪数据。无线摄像设备最终发送给虚拟现实头盔的仅是位置跟踪数据，相比于原始的图像数据，传输的数据量大大减少，可以有效降低位置跟踪数据的传输延时。

优选的，本发明实施例提供的用于同步多个无线摄像设备的方法还包括将充电芯片通过IIC总线连接到ARM处理器，用于利用内置电池或外接电源给无线摄像设备的内部电路供电，以及用于在接通外接电源时为内置电池充电。将LED指示灯连接到ARM处理器的输出端口，指示无线摄像设备的工作状态，并将按键连接到ARM处理器的输入端口，向无线摄像设备发送控制命令。

图2为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种用于同步多个无线摄像设备的系统中无线摄像设备的内部结构示意图。结合图2与图3，本发明实施例提供的用于同步多个无线摄像设备的系统包括：设置在虚拟现实头盔210上的同步控制模块220，以及环绕虚拟现实头盔210所在空间布置的多个待同步的无线摄像设备230，每一个无线摄像设备230包括无线通信模块310、微控制器320和图像传感器330。

同步控制模块220分别无线连接每一个无线摄像设备230的无线通信模块310，定时向每一个无线摄像设备230同时发送同步指令。

当某一个无线摄像设备230的无线通信模块310接收到同步指令后，触发该无线摄像设备230的微控制器320向图像传感器330发送同步脉冲信号，控制图像传感器330采集图像。

控制同步控制模块220定时向每一个无线摄像设备230同时发送同步指令，无线摄像设备230接收到同步指令后向内部的图像传感器330发送同步脉冲信号，控制图像传感器330采集图像，同步控制模块220在各无线摄像设备230工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备230进行一次同步，保证各无线摄像设备230同时拍摄定位目标，保证了定位的准确性。

在本发明的一个优选实施例中，每一个无线摄像设备230的图像传感器330包括第一感光芯片331和第二感光芯片332。

当某一个无线摄像设备230的无线通信模块310接收到同步控制模块220发送的同步指令时，无线通信模块310向该无线摄像设备的微控制器320发送同步脉冲信号。当微控制器320接收到同步脉冲信号时，向第一感光芯片331发送同步脉冲信号。当第一感光芯片331接收到同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向第二感光芯片332发送同步脉冲信号。当第二感光芯片332接收到同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集。在一个具体实施例中，使用OV系列的感光芯片，第一感光芯片331的FSIN引脚连接微控制器320，从微控制器320接受1ms的脉冲信号；第一感光芯片331的VSYNC引脚连接第二感光芯片332的FSIN引脚，当第一感光芯片331从FSIN引脚接收到1ms的脉冲信号之后，通过VSYNC引脚向第二感光芯片332的FSIN引脚发送1ms的脉冲信号，使两个感光芯片同步工作。

微控制器320先向第一感光芯片331发送同步脉冲信号，第一感光芯片331接收到该信号之后再向第二感光芯片332发送同步脉冲信号，可以使两个感光芯片开始采集图像的时间有一定的时间间隔，避免相互之间产生干扰。由于这一时间间隔很短，可以近似地认为两个感光芯片采集图像时，定位目标在同一个位置，不会对定位的准确性产生不良影响。

采集红外图像和彩色图像的顺序可以交换，即微控制器320也可以先向第二感光芯片332发送同步脉冲信号，第二感光芯片332接收到该信号之后再向第一感光芯片331发送同步脉冲信号，结果相同。

优选的，无线摄像设备230还包括ARM处理器340，ARM处理器340通过SPI总线连接到微控制器320。第一感光芯片331和第二感光芯片332分别通过CSI(COMS Sensor Interface，相机串行接口)连接到ARM处理器340，将采集到的红外图像和彩色图像发送给ARM处理器340。

ARM处理器340处理接收到的红外图像和彩色图像，获取虚拟现实头盔210的位置跟踪数据，并将位置跟踪数据通过SPI总线发送给微处理器320。微处理器320通过无线通信模块310将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔210。ARM预先处理无线摄像设备采集到的图像，从中获取位置跟踪数据，再将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔，相比于传输原始的图像数据，传输的数据量大大减少，可以有效降低位置跟踪数据的传输延时。

优选的，无线摄像设备230还包括充电芯片350、LED指示灯360和按键370。充电芯片350通过IIC总线连接到ARM处理器340，用于利用内置电池或外接电源给无线摄像设备230的内部电路供电，以及用于在接通外接电源时为内置电池充电。LED指示灯360连接到ARM处理器340的输出端口，用于指示无线摄像设备230的工作状态。按键370连接到ARM处理器340的输入端口，用于向无线摄像设备230发送控制命令。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种虚拟现实系统，包括虚拟现实头盔和环绕虚拟现实头盔所在空间布置的4个无线摄像设备，虚拟现实头盔上设置有可见光源和红外光源，每一个无线摄像设备包括第一感光芯片和第二感光芯片；虚拟现实头盔上还设置有同步控制模块，每一无线摄像设备通过各自的无线通信模块连接到同步控制模块，同步控制模块定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令。同步控制模块在各无线摄像设备工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备进行一次同步，保证各无线摄像设备同时拍摄定位目标，保证了定位的准确性。

当某一无线摄像设备的无线通信模块接收到同步控制模块发送的同步指令时，无线通信模块向该无线摄像设备的微控制器发送同步脉冲信号；当微控制器接收到同步脉冲信号时，向第一感光芯片发送同步脉冲信号；当第一感光芯片接收到同步脉冲信号时，开始红外图像的采集，并向第二感光芯片发送同步脉冲信号；当第二感光芯片接收到同步脉冲信号时，开始彩色图像的采集，两个感光芯片开始采集图像的时间有一定的时间间隔，可以避免相互之间产生干扰，由于这一时间间隔很短，可以近似地认为两个感光芯片采集图像时，定位目标在同一个位置，不会对定位的准确性产生不良影响。

第一感光芯片和第二感光芯片分别通过相机串行接口将采集到的红外图像和彩色图像发送给该无线摄像设备内的ARM处理器，由ARM处理器处理红外图像和彩色图像，获取虚拟现实头盔的位置跟踪数据，并将位置跟踪数据发送给微处理器；微处理器通过无线通信模块将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔，由虚拟现实头盔根据位置跟踪数据实时显示虚拟现实场景图像。在无线摄像设备中预先处理原始图像获取位置跟踪数据，再将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔，相比于传输原始图像数据，传输的数据量大大减少，可以有效降低位置跟踪数据的传输延时。

综上所述，本发明提供的一种用于同步多个无线摄像设备的方法和系统及虚拟现实系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、通过在虚拟现实头盔上设置同步控制模块，定时向每一个无线摄像设备同时发送同步指令，在各无线摄像设备工作的过程中每隔一段时间控制各无线摄像设备进行一次同步，保证各无线摄像设备同时拍摄定位目标，保证了定位的准确性。

2、微控制器先向第一感光芯片发送同步脉冲信号，当第一感光芯片接收到同步脉冲信号时，再向第二感光芯片发送同步脉冲信号，两个感光芯片开始采集图像的时间有一定的时间间隔，可以避免相互之间产生干扰，并且由于间隔很短并不会对定位的准确性产生不良影响。

3、通过在无线摄像设备中预先处理原始图像获取位置跟踪数据，再将位置跟踪数据发送给虚拟现实头盔，相比于传输原始图像数据，传输的数据量大大减少，有效降低了位置跟踪数据的传输延时。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。