[发明专利]一种精确定位相机采集图像时刻的系统和方法

说明书

本申请提供了一种精确定位相机采集图像时刻的系统和方法，该系统包括：系统时间总控模块提供基准时间，将基准时间发送给第一逻辑控制子模块和触发模块；光源矩阵控制模块包括第一逻辑控制子模块、第一电参数子模块和第一光源矩阵子模块；触发模块与相机相耦接，接收基准时间，产生触发信号并将触发信号发送至相机；相机，被触发信号触发进行图像采集以获得第一图像，第一图像包括光源矩阵的灰度信息；图像处理模块，接收第一图像，将光源矩阵的灰度信息转换为相机采集图像的时刻信息以生成第二图像，第二图像为标定时刻信息的第一图像。本申请采用光源编码的方式表示相机采集时刻的绝对时间或相对时间，实现了对相机图像采集时刻的精确定位。

技术领域

本发明属于采集图像技术领域，具体涉及一种精确定位相机采集图像时刻的系统和方法。

背景技术

相机是工业生产以及科学研究等领域常用的图像采集设备，常被用来拍摄物体动态过程，通过对所采集的图像进行分析，获取某些定性或定量的测量结果。在光测力学实验中，常结合图像处理算法对工业相机采集的图像进行定量分析，以获取被测物的应力、应变、位移等力学量。

在很多应用中，需要两台或多台相机联合工作以实现物体在三维空间的动态测量或实现大视场范围的拼接测量。在这些应用中，为了得到准确的实验分析结果，须保证采集到的图像数据在时间轴上一一对应，这就需要获取实验过程中相机采集每幅图像的时刻。

目前确定图像采集时刻的方式是使用图像序号推算出对应的采集时刻，即相机采集第1幅图像的时刻记为0点，假定相机按照设定的帧率m匀速采集每幅图像，则第n幅图像的采集时刻为(n-1)/m。例如，相机的采集帧率为10000fps/s，采集1000幅图像，则每幅图像的时刻分别为：0，100μs，200μs，300μs……99900μs。

以上确定图像采集时刻的方法基于两个假设：

(1)相机的启动延时为零，即相机接收到触发信号后立即开始采集图像；

(2)图像连续采集过程中采集的时间间隔是均匀的。

但是，已有研究表明，相机从接收到触发信号到采集第一张图像，存在一个短暂的响应时间。即上述假设(1)不成立。对于独立工作的单台相机来说，因其只需获取图像的相对时间，这个延时绝大多数情况下不影响测量结果的准确性。然而当两台或多台相机联合工作时，由于相机对触发信号的响应时间不同，导致每台相机采集图像的零点不一致，出现相机间的启动时差。该启动时差在高速、高精度的测量和分析应用中，会给实验带来严重的测量和分析错误。例如，在岩石结构粘滑动态过程的实验研究中，岩石断层破坏的瞬态过程为十微秒量级，而两台高速相机间百微秒量级的启动时差使得两台相机采集每幅图像的时刻在时间轴上“错位”，致使最后的测量结果失真。

此外，在整个图像采集过程中，两幅相邻图像的时间间隔并不严格均匀，在此称之为“走时误差”，即上述假设(2)不严格成立。例如，软件触发方式控制下的低速相机，由于触发信号精度和稳定性较低，采集到的图像会出现走时误差。

因此，提供一种精确定位相机采集图像时刻的系统和方法，能够精确定位相机采集图像的时刻，是本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决背景技术中相机定位时刻不准确的问题，本发明提供了一种精确定位相机采集图像时刻的系统和方法，能够对相机拍摄图像的时刻进行精确的测量与定位。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种精确定位相机采集图像时刻的系统，包括：

系统时间总控模块，提供基准时间，并将所述基准时间同步发送给第一光逻辑控制子模块和触发模块；

光源矩阵控制模块，包括：