[发明专利]多路相机同步采集系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像拍摄采集领域，尤指一种多路相机同步采集系统及方法。

背景技术

在虚拟现实视频制作等领域，为了获得更完备的视觉信息，通常需要在同一时刻采集多角度的高分辨率图像，并以高帧速率采集。这给图像采集系统提出了三个要求：1.能同时控制多台相机，并水平扩展；2.能支持高采集带宽；3.多相机之间的曝光触发要同步。在现有技术中存在两种技术方案予以应对上述要求，具体如下：

在现有技术一中，主要是通过单机控制多相机的系统，既多相机通过GigE，USB等协议与单主机PCIe相连。主机通过轮询或多线程的方式，向相机发送控制信号，并接受相机的采集数据。采集数据通过一个RAID写入到SSD阵列中。该方案中，采集带宽受限于单机CPU核数、主频，主板支持的PCIe个数，单RAID卡性能，而不能水平扩展。以2048*2448,12bit位深度，60FPS的图像序列为例，单相机的数据带宽为430MB/s，已接近USB3.0的传输速度。这意味着每个相机需要独占一个线程，才能保证实时采集；同时，RAID硬件的写入带宽上限通常需要提高并发写入的指令数才能达到，既存储也需要占用多个线程。即使单相机的带宽减半，如果采集/存储线程不独占，触发了线程切换，导致采集中断，中断时间如果超过了相机内部缓存容纳的帧数，会产生丢帧的情况。

在现有技术二中，主要是利用不同主机会控制不同的相机，主机之间通过网络协议连接。该方案中，主机之间通过网络协议发送控制信号的话，最小会有30ms的误差，这个误差是由基于TCP/IP协议的时钟同步协议决定的，在高帧数率的情况下，这意味着多相机拍摄画面在时间上的不同步。

发明内容

本发明目的在于提供一种多路相机同步采集系统及方法，以解决高带宽同步采集系统中存在的问题，使其既能同时控制多台相机，并水平扩展；又能支持高采集带宽；同时能够同步触发多相机之间的曝光。

为达上述目的，本发明提供了一种多路相机同步采集系统，该采集系统具体包含：处理模组、摄像模组和信号发生器；所述摄像模组包含复数个相机；所述处理模组包含复数个处理模块，所述复数个处理模块中其中一个为主控处理模块；所述主控处理模块用于根据控制指令向复数个处理模块分发数据采集指令；所述处理模块与所述相机相连，用于根据所述数据采集指令设置所述相机的拍摄参数，及获取所述相机拍摄的图像数据；所述信号发生器分别与所述相机相连，用于控制所述相机同步启动拍摄或停止拍摄。

在上述多路相机同步采集系统中，优选的，所述信号发生器与所述主控处理模块相连，当所述相机的拍摄参数设置完成后，所述主控处理模块控制所述信号发生器输出控制信号，控制所述相机同步启动拍摄。

在上述多路相机同步采集系统中，优选的，所述处理模块之间通过TCP/IP协议通信连接；所述处理模块和所述相机通过USB3.0协议通信连接；所述相机通过总线与所述信号发生器相连。

在上述多路相机同步采集系统中，优选的，所述处理模块为计算机，所述处理模块数量与所述主控处理模块CPU内核数量相同。

在上述多路相机同步采集系统中，优选的，所述处理模块与预定数量的所述相机相连，根据所述处理模块的磁盘阵列容量和所述相机拍摄占用带宽，计算获得所述相机的预定数量。

本发明还提供一种多路相机同步采集方法，所述采集方法包含：主控处理模块获取客户端发送的控制指令，根据所述控制指令向复数个处理模块分发数据采集指令；处理模块根据所述数据采集指令设置相机的拍摄参数，及获取所述相机拍摄的图像数据；信号发生器控制复数个相机同步启动拍摄或停止拍摄。

在上述多路相机同步采集方法中，优选的，所述信号发生器控制复数个相机同步启动拍摄包含：当所述相机的拍摄参数设置完成后，所述主控处理模块控制所述信号发生器输出控制信号，控制所述相机同步启动拍摄。

在上述多路相机同步采集方法中，优选的，所述处理模块根据所述数据采集指令设置相机的拍摄参数还包含：所述处理模块与预定数量的所述相机相连，所述预定数量通过根据所述处理模块的磁盘阵列容量和所述相机拍摄占用带宽计算获得。

在上述多路相机同步采集方法中，优选的，所述处理模块根据所述数据采集指令设置相机的拍摄参数还包含：当所述相机的拍摄参数设置完成后，所述处理模块将所述相机设置为待触发状态，所述相机根据所述控制信号触发拍摄。