一种3D相机系统及3D相机系统控制方法与流程

本发明涉及3d数字化测量领域，尤其涉及一种3d相机系统及3d相机系统控制方法。

背景技术：

1、在3d数字测量领域，通过多个光学模组的图像采集设备对目标进行扫描测量，得到对应的三维点云图像，从而实现对目标物体的识别、建模、精度测量等。

2、目前常见的3d相机，有的是相机和光学投影仪固定集成在一起，有的是两个相机组成一个双目相机，有的是2个投影仪和单目相机组合等，这些产品的缺点是只能针对特定的视野应用，应用不够灵活，使用不方便，且对使用场所有一定要求。

3、因此，亟需一种测量信息更丰富，精度更高，并且能够实现不同场所的测量的相机系统。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种3d相机系统及3d相机系统控制方法，用以解决现有技术中的3d相机测量信息不够丰富，精度低，应用场景单一的问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种3d相机系统，包括控制单元、信号采集处理单元、光机驱动单元、光机单元和两个相机单元，所述控制单元电连接所述信号采集处理单元，所述信号采集处理单元电连接所述光机驱动单元和所述相机单元，所述光机驱动单元电连接所述光机单元，其中：

4、所述控制单元，用于发送采集指令；

5、所述信号采集处理单元，用于根据所述采集指令向所述光机驱动单元发送光机控制信号及投影图片信号，以及向所述相机单元发送相机控制信号以驱动所述相机单元进行拍摄；

6、所述光机驱动单元，用于根据所述光机控制信号和所述投影图片信号驱动所述光机单元投影出结构光。

7、进一步的，所述信号采集处理单元包括fpga芯片、ethernet接口、usb接口、uart接口、sd card接口、两个ddr4接口、spi flash接口、gpio接口和两个lvds接口，所述ethernet接口电连接所述控制单元和所述fpga芯片的ps侧，所述usb接口电连接所述控制单元和所述fpga芯片的ps侧，所述uart接口、所述sd card接口、一个所述ddr4接口和所述spi flash接口均电连接所述fpga芯片的ps侧，另一个所述ddr4接口和所述gpio接口均电连接所述fpga芯片的pl侧，所述gpio接口电连接所述光机驱动单元，两个所述lvds接口均电连接所述fpga芯片的pl侧，且分别电连接两个所述相机单元。

8、进一步的，所述光机驱动单元包括显示光控制器和电源集成led驱动器，所述显示光控制器电连接所述信号采集处理单元、所述电源集成led驱动器及所述光机单元，所述电源集成led驱动器电连接所述信号采集处理单元和所述光机单元。

9、进一步的，还包括接口单元，所述接口单元包括芯片u1和芯片u2，所述芯片u1的型号为rtl8211，所述芯片u1的第13号至第20号引脚、第22号引脚至第27号引脚均电连接所述ethernet接口，所述芯片u1的第1号至第2号引脚、第4号至第7号引脚、第9号及第10号引脚均电连接所述控制单元；所述芯片u2的型号为usb3320，所述芯片u2的第1号至第10号引脚、第11号、第13号、第14号、第27号、第29号及第31号引脚均电连接所述usb接口，所述芯片u2的第18号及第19号引脚均电连接所述控制单元。

10、进一步的，还包括保护单元，所述保护单元包括连接器j1、连接器u5、芯片u4和芯片u6，所述连接器j1为型号为jd0-0002nl的rj45连接器，所述连接器j1的第2号至第9号引脚分别电连接所述芯片u1的第1号至第2号引脚、第4号至第7号引脚、第9号及第10号引脚，所述连接器j1电连接所述控制单元；所述连接器u5为usb3.0连接器，所述连接器u5的第2号及第3号引脚分别电连接所述芯片u2的第18号及第19号引脚，所述芯片u4为型号为tpd2eusb30d的esd防护芯片，所述芯片u6为型号为tpd4e05u06的esd防护芯片，所述芯片u4的第1号及第2号引脚分别电连接所述连接器u5的第2号及第3号引脚，所述芯片u6的第4号及第5号引脚分别电连接所述连接器u5的第6号及第5号引脚。

11、第二发明，本发明提供一种3d相机系统控制方法，应用于上述3d相机系统，所述方法包括：

12、通过所述控制单元向所述信号采集处理单元发送采集指令；

13、通过所述信号采集处理单元设置所述光机单元和所述相机单元的工作时间；

14、通过所述信号采集处理单元根据所述采集指令，向所述光机驱动单元发送光机控制信号及投影图片信号以驱动所述光机单元投影出结构光，并向所述相机单元发送相机控制信号以驱动所述相机单元进行拍摄；

15、通过所述信号采集单元获取拍摄数据，并对所述拍摄数据进行预处理，得到图像采集数据并保存至第一存储位置中；

16、根据所述采集指令判断系统工作模式，并根据实际系统工作模式处理并转存所述图像采集数据，得到目标数据并发送至所述控制单元。

17、进一步的，所述通过所述信号采集处理单元设置所述光机单元和所述相机单元的工作时间，包括：

18、设置所述相机单元的曝光时间和所述光机单元的出光时间；

19、设置所述光机单元的结构光时间；

20、其中，所述曝光时间小于所述出光时间，所述曝光时间为所述相机单元的所述工作时间，所述出光时间和所述结构光时间为所述光机单元的所述工作时间。

21、进一步的，所述根据所述采集指令判断系统工作模式，并根据实际系统工作模式处理并转存所述图像采集数据，得到目标数据并发送至所述控制单元，包括：

22、根据所述采集指令，判断所述实际系统工作模式是否为原图模式；

23、若所述实际系统工作模式为原图模式，则将所述图像采集数据作为所述目标数据，通过所述usb接口发送至所述控制单元；

24、根据所述图像采集数据，得到系统调整参数，并通过所述控制单元向所述信号采集处理单元发送所述系统调整参数。

25、进一步的，所述根据所述采集指令判断系统工作模式，并根据所述系统工作模式转存将所述图像采集数据，并发送至所述控制单元，还包括：

26、若所述实际系统工作模式非原图模式，则将所述图像采集数据进行解相位处理，得到解相位数据并转存至第二存储位置；

27、根据所述采集指令，判断所述实际系统工作模式是否为相位模式；

28、若所述实际系统工作模式为相位模式，则将所述解相位数据作为所述目标数据，通过所述ethernet接口发送至所述控制单元。

29、进一步的，所述根据所述采集指令判断系统工作模式，并根据所述系统工作模式转存将所述图像采集数据，并发送至所述控制单元，还包括：

30、若所述实际系统工作模式非相位模式，则将所述解相位数据进行重采样处理，得到重采样数据并转存至第三存储位置；

31、对所述重采样数据进行排序处理，得到排序数据并转存至第四存储位置；

32、将所述排序数据作为所述目标数据，通过所述ethernet接口发送至所述控制单元。

33、本发明提供一种3d相机系统及3d相机系统控制方法，其通过控制单元发送采集指令，并通过信号采集处理单元根据所述采集指令向光机驱动单元发送光机控制信号及投影图片信号以驱动光机单元投影出结构光，同时根据采集指令向所述相机单元发送相机控制信号以驱动相机单元进行拍摄。相比于现有技术，本发明采用两个相机单元构成双目成像系统，并且结合光机单元进行投影，使得整个系统可以测量物体高度等信息，并且测量信息更丰富，精度更高，最重要的是，本3d相机系统可通过控制单元及信息采集处理单元根据具体需求调整光学投影仪的光亮度和图像，实现各种场所的测量，尤其适用于边界扫描要求比较高的场所。