[发明专利]一种单反相机作为双目的立体视觉精确同步开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及双目立体成像技术，尤其涉及一种基于单片机控制继电器闭合状态来实现两个单反相机同步拍摄的技术，是一种用于双目立体视觉的目标精确同步采集开关装置。

背景技术

在双目立体视觉中，为精确获得密集三维重构点云信息，通常首先需要搭建短基线的平行光轴系统来进行图像采集，以满足共轭点周围小邻域可视为相互平移的假设。继而通过频域中的图像平移不变性等理论实现共轭点精确配准。中国专利授权了一种基于双目被动立体视觉的快速三维人脸识别方法(授权号：ZL200810060166.7)即是依照以上假设。

在采用两台单反相机作为双目时，由于相机的快门响应周期较长，在用电脑控制时，即使采取双线程、线程同步等策略仍然难以做到双相机精确同步拍摄采样，由此可能带来两方面较大的影响，其一：在拍摄过程中，可能出现系统或被采样者晃动的情况，这样的晃动使得外极线等约束变得不稳定，虽然可以通过强匹配点进行图像校正，但是这样的校正过程需要较大的计算成本，而且这种状况下获得的图像鲁棒性不高；其二：在拍摄过程中，外部环境发生突变(如闪光灯的触发)时，将使双目图像出现明显的视觉差异，很大程度上影响了后继匹配的可靠性。因此，双目数据的精确同步采集是实现双目立体视觉系统的前提条件和关键技术。

目前虽然有许多双目数据采集的方法，但不能真正实现电脑控制的双相机的同步采集。日本平成6年电气学会全国大会论文集中，公开了利用接通开关设备之前接通电阻器、抑制输电线和电容器等系统设备中发生的浪涌电压的电力开关设备。这种方法，必须在开关设备内部设置每一系统设备所需要容量的电阻原件和接通电阻用的开关。所以造成设备的成本较高、设备尺寸较大，如果线路长，接通电阻也不能抑制浪涌。在现有的无功补偿装置中，普遍使用交流接触器、复合开关或者晶闸管等器件来控制电容器的投入和切除。使用交流接触器会造成电容器投入时的涌流现象，使用晶闸管会产生很大的导通损耗，而复合开关采用晶闸管与继电器接点并联的方法不仅成本高，而且可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有双目立体视觉技术中的不足，提供一种基于串口通讯的相机硬件同步装置。利用继电器的开合实现两个单反相机的对焦与精确同步拍摄，减少相机由于拍摄时刻的不一致而造成的环境差异等对照片质量的影响，增加双目立体视觉采集数据的可靠性。该系统结构紧凑，运行稳定。

本发明使用如下技术方案来实现：

系统整体功能分为5个模块，分别是：Relay模块(继电器模块)、Power模块(电源模块)、CPU模块、RS232串口通信模块、PL2303USB to RS232模块。

在同步开关中包括四个继电器K1～K4及相应的控制电路。USB接口边的DP是用以选择USB供电或者电源供电，继电器的开合是通过程序控制端口P1.0和P 1.1来实现的。三极管起到开关的作用，三极管跟单片机相连。若输出为高电平则继电器接通，若输出为低电平则继电器断开。继电器的构造是，若有电过继电器的端口3、端口4的时候电磁力会使端口2、端口5或者端口2、端口6吸合。

对焦需要两个继电器同时工作，每个继电器对应一个相机，设为02。拍照状态时对焦的继电器也要通电，所以要设为03。整个系统的工作模式是：通过串口发送指令给单片机，由单片机控制4个继电器工作。

继电器模块中，单片机的P1.0端口通过三极管Q2控制继电器K1和K2，单片机的P1.1端口通过三极管Q1控制继电器K3和K4。因为采用的是NPN型三极管，因此单片机P1.0端口或P1.1端口输出低电平时，三极管导通；单片机P1.0端口或P1.1端口输出高电平时，三极管截止。三极管的作用是使得单片机端口电流与继电器电流分离，避免P1.0和P1.1端口电流过大而烧坏芯片。

继电器K1和K3的端口连接至标号J1的CON3跳线单元，继电器K2和K4的端口连接至标号J2的CON3跳线单元。

此外，单片机的P1.0端口通过上拉电阻R25与发光二极管LD2相连，单片机的P1.1端口通过上拉电阻R26与发光二极管LD3相连。当P1.0端口输出低电平时，LD2发出绿光；当P1.1端口输出低电平时，LD3发出绿光。D1和D2是两只限流二极管。

电源模块包括电源指示和外接电源两个子模块。电源指示子模块中，发光二极管LD1通过上拉电阻R1连接电源，LD1发红光。