專利名稱：一種單反相機(jī)作為雙目的立體視覺精確同步開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙目立體成像技術(shù)，尤其涉及一種基于單片機(jī)控制繼電器閉合狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單反相機(jī)同步拍攝的技術(shù)，是一種用于雙目立體視覺的目標(biāo)精確同步采集開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
在雙目立體視覺中，為精確獲得密集三維重構(gòu)點(diǎn)云信息，通常首先需要搭建短基線的平行光軸系統(tǒng)來進(jìn)行圖像采集，以滿足共軛點(diǎn)周圍小鄰域可視為相互平移的假設(shè)。繼而通過頻域中的圖像平移不變性等理論實(shí)現(xiàn)共軛點(diǎn)精確配準(zhǔn)。中國專利授權(quán)了一種基于雙目被動(dòng)立體視覺的快速三維人臉識(shí)別方法(授權(quán)號(hào)ZL200810060166. 7)即是依照以上假設(shè)。在采用兩臺(tái)單反相機(jī)作為雙目時(shí)，由于相機(jī)的快門響應(yīng)周期較長，在用電腦控制時(shí)，即使采取雙線程、線程同步等策略仍然難以做到雙相機(jī)精確同步拍攝采樣，由此可能帶來兩方面較大的影響，其一在拍攝過程中，可能出現(xiàn)系統(tǒng)或被采樣者晃動(dòng)的情況，這樣的晃動(dòng)使得外極線等約束變得不穩(wěn)定，雖然可以通過強(qiáng)匹配點(diǎn)進(jìn)行圖像校正，但是這樣的校正過程需要較大的計(jì)算成本，而且這種狀況下獲得的圖像魯棒性不高；其二 在拍攝過程中，外部環(huán)境發(fā)生突變(如閃光燈的觸發(fā))時(shí)，將使雙目圖像出現(xiàn)明顯的視覺差異，很大程度上影響了后繼匹配的可靠性。因此，雙目數(shù)據(jù)的精確同步采集是實(shí)現(xiàn)雙目立體視覺系統(tǒng)的前提條件和關(guān)鍵技術(shù)。目前雖然有許多雙目數(shù)據(jù)采集的方法，但不能真正實(shí)現(xiàn)電腦控制的雙相機(jī)的同步采集。日本平成6年電氣學(xué)會(huì)全國大會(huì)論文集中，公開了利用接通開關(guān)設(shè)備之前接通電阻器、抑制輸電線和電容器等系統(tǒng)設(shè)備中發(fā)生的浪涌電壓的電力開關(guān)設(shè)備。這種方法，必須在開關(guān)設(shè)備內(nèi)部設(shè)置每一系統(tǒng)設(shè)備所需要容量的電阻原件和接通電阻用的開關(guān)。所以造成設(shè)備的成本較高、設(shè)備尺寸較大，如果線路長，接通電阻也不能抑制浪涌。在現(xiàn)有的無功補(bǔ)償裝置中，普遍使用交流接觸器、復(fù)合開關(guān)或者晶間管等器件來控制電容器的投入和切除。使用交流接觸器會(huì)造成電容器投入時(shí)的涌流現(xiàn)象，使用晶閘管會(huì)產(chǎn)生很大的導(dǎo)通損耗，而復(fù)合開關(guān)采用晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)的方法不僅成本高，而且可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有雙目立體視覺技術(shù)中的不足，提供一種基于串口通訊的相機(jī)硬件同步裝置。利用繼電器的開合實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單反相機(jī)的對(duì)焦與精確同步拍攝，減少相機(jī)由于拍攝時(shí)刻的不一致而造成的環(huán)境差異等對(duì)照片質(zhì)量的影響，增加雙目立體視覺采集數(shù)據(jù)的可靠性。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定。本發(fā)明使用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能分為5個(gè)模塊，分別是=Relay模塊(繼電器模塊)、Power模塊(電源模塊)、CPU模塊、RS232串口通信模塊、PL2303USB to RS232模塊。
在同步開關(guān)中包括四個(gè)繼電器Kl K4及相應(yīng)的控制電路。USB接口邊的DP是用以選擇USB供電或者電源供電，繼電器的開合是通過程序控制端口 Pl. 0和P 1. 1來實(shí)現(xiàn)的。三極管起到開關(guān)的作用，三極管跟單片機(jī)相連。若輸出為高電平則繼電器接通，若輸出為低電平則繼電器斷開。繼電器的構(gòu)造是，若有電過繼電器的端口 3、端口 4的時(shí)候電磁力會(huì)使端口 2、端口 5或者端口 2、端口 6吸合。對(duì)焦需要兩個(gè)繼電器同時(shí)工作，每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)相機(jī)，設(shè)為02。拍照狀態(tài)時(shí)對(duì)焦的繼電器也要通電，所以要設(shè)為03。整個(gè)系統(tǒng)的工作模式是通過串口發(fā)送指令給單片機(jī)，由單片機(jī)控制4個(gè)繼電器工作。繼電器模塊中，單片機(jī)的Pl. 0端口通過三極管Q2控制繼電器Kl和K2，單片機(jī)的 Pl. 1端口通過三極管Ql控制繼電器K3和K4。因?yàn)椴捎玫氖荖PN型三極管，因此單片機(jī) P1.0端口或Pl. 1端口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通；單片機(jī)P1.0端口或Pl. 1端口輸出高電平時(shí)，三極管截止。三極管的作用是使得單片機(jī)端口電流與繼電器電流分離，避免Pl. 0和 Pl. 1端口電流過大而燒壞芯片。繼電器Kl和K3的端口連接至標(biāo)號(hào)Jl的C0N3跳線單元，繼電器K2和K4的端口連接至標(biāo)號(hào)J2的C0N3跳線單元。此外，單片機(jī)的Pl. 0端口通過上拉電阻R25與發(fā)光二極管LD2相連，單片機(jī)的 Pl. 1端口通過上拉電阻似6與發(fā)光二極管LD3相連。當(dāng)Pl. 0端口輸出低電平時(shí)，LD2發(fā)出綠光；當(dāng)Pl. 1端口輸出低電平時(shí)，LD3發(fā)出綠光。Dl和D2是兩只限流二極管。電源模塊包括電源指示和外接電源兩個(gè)子模塊。電源指示子模塊中，發(fā)光二極管 LDl通過上拉電阻Rl連接電源，LDl發(fā)紅光。系統(tǒng)CPU采用STC 12C5A60S2單片機(jī)。通過Sl按鍵控制RST端口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位功能。第18和19號(hào)引腳外接晶振。Ρ0.0-Ρ0. 7端口和？1.6、卩1.7端口以及卩3.2寸3.7 端口外接4. 7K的上拉電阻。CPU 的 P0. 0-P0. 7 端口、P1. 0-Pl. 7 端口、Ρ2· 0_Ρ2· 7 端口分別連入 3 個(gè) C0N8 跳線單元。RS232串口通信模塊中，串口引腳2、3分別與RS232發(fā)送器及接收器MAX232CSE芯片的7、8號(hào)引腳相連。PL2303USB to RS232模塊中USB轉(zhuǎn)串口模塊采用標(biāo)為U2的PL2303芯片。標(biāo)為J-RXD的C0N3跳線單元中RXD-U引腳與PL2303芯片的第1號(hào)引腳相連， J-RXD的C0N3跳線單元中RXD引腳與STC單片機(jī)的第10號(hào)引腳相連，J-RXD的C0N3跳線單元中RXD-R引腳與MAX232CSE芯片的第9號(hào)引腳相連。標(biāo)為J-TXD的C0N3跳線單元中TXD-U引腳與PL2303芯片的第5號(hào)引腳相連， J-TXD的C0N3跳線單元中T)(D引腳與STC單片機(jī)的第11號(hào)引腳相連，J-TXD的C0N3跳線單元中T)(D-R引腳與MAX232CSE芯片的第10號(hào)引腳相連。標(biāo)為USBF的C0N2跳線單元中DTR、RTS引腳分別與PL2303芯片的第2、3號(hào)引腳相連。


圖1為本發(fā)明所述實(shí)例的單片機(jī)原理圖。
圖2為本發(fā)明所述實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式USB接口邊的DP是用以選擇USB供電或者電源供電，繼電器的開合是通過程序控制端口 P1.0和P 1.1來實(shí)現(xiàn)的。三極管是起到開關(guān)的作用，三極管跟單片機(jī)相連。若輸出為高電平則繼電器接通，若輸出為低電平則繼電器斷開。繼電器的構(gòu)造是，若有電過繼電器的端口 3、端口 4的時(shí)候，電磁力會(huì)使端口 2、端口 5或者端口 2、端口 6吸合。當(dāng)串口接收到電平10時(shí)，進(jìn)入對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，兩個(gè)繼電器同時(shí)工作，每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)相機(jī)，兩相機(jī)同時(shí)對(duì)焦。當(dāng)串口接收到電平11時(shí)，進(jìn)入拍攝狀態(tài)，四個(gè)繼電器同時(shí)工作，每兩個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)相機(jī)，兩相機(jī)同時(shí)拍照。
權(quán)利要求
1.一種單反相機(jī)作為雙目的立體視覺精確同步開關(guān)裝置，其特征在于所述的同步開關(guān)由單片機(jī)、四個(gè)繼電器Kl K4及相應(yīng)的控制電路組成，可以控制兩臺(tái)相機(jī)，USB接口邊的DP是用以選擇USB供電或者電源供電，繼電器的開合是通過程序控制端口 P1.0和P 1. 1 來實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙目立體視覺精確同步開關(guān)裝置，其特征在于三極管起到開關(guān)的作用，三極管跟單片機(jī)相連。若輸出為高電平則繼電器接通，若輸出為低電平則繼電器斷開，繼電器的構(gòu)造是，若有電過繼電器的端口 3、端口 4時(shí)電磁力會(huì)使端口 2、端口 5或者端口 2、端口 6吸合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙目立體視覺精確同步開關(guān)裝置，其特征在于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)需要兩個(gè)繼電器同時(shí)工作，每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)相機(jī)，電平設(shè)為10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙目立體視覺精確同步開關(guān)裝置，其特征在于拍照狀態(tài)需要四個(gè)繼電器同時(shí)工作，每兩個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)相機(jī)，一個(gè)負(fù)責(zé)對(duì)焦，一個(gè)負(fù)責(zé)拍攝，電平設(shè)為11。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙目立體視覺精確同步開關(guān)裝置，其特征在于開關(guān)的對(duì)焦與同步拍攝指令由單片機(jī)串口通訊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以單反相機(jī)作為雙目的同步開關(guān)裝置。該同步開關(guān)由單片機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，根據(jù)各相預(yù)訂的電氣相位，接通或切斷阻抗負(fù)載，實(shí)現(xiàn)雙目視覺系統(tǒng)對(duì)焦與拍攝的精確同步功能。使用該同步開關(guān)，拍攝一次即可獲得一對(duì)立體相片，保證了兩個(gè)相機(jī)采樣的精確同步性。避免由于拍攝時(shí)刻的不一致性而造成的環(huán)境差異等對(duì)照片質(zhì)量的影響，從而有效提高了采樣立體圖對(duì)的質(zhì)量，有利于增加雙目視覺系統(tǒng)立體匹配與重構(gòu)操作的魯棒性。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102300048SQ201110251599
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者周佳立 申請(qǐng)人:杭州大清智能技術(shù)開發(fā)有限公司, 浙江長三角應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所