本實(shí)用新型涉及圖像采集技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種圖像采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)是一種測(cè)量三維物體形貌的技術(shù)。其中，相位測(cè)量輪廓術(shù)(PMP)是利用商用投影儀投出的光柵圖像在被測(cè)物體表面發(fā)生形變，攝像頭對(duì)變形的光柵圖像進(jìn)行采集而獲取物體三維信息并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行重建的一種方法。

現(xiàn)有的三維測(cè)量技術(shù)的主要原理是：計(jì)算機(jī)發(fā)送投影指令給投影儀，投影儀對(duì)被測(cè)物體投射多幀相移光柵圖像，與此同時(shí)，圖像采集板卡經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序時(shí)序控制后，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)給攝像頭，觸發(fā)攝像頭采集含有被測(cè)物體三維信息的光柵圖像并將拍攝到的光柵圖像傳輸至計(jì)算機(jī)圖像采集板卡，然后計(jì)算機(jī)利用相關(guān)算法(PMP)計(jì)算，獲取物體的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。

然而，現(xiàn)有的方案中，投影儀投影圖片和攝像頭抓拍圖片并不是完全同步的，因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過程中存在延時(shí)，導(dǎo)致投影儀投出圖片后攝像頭并不能立即抓拍到。需要讓投影儀投出一幅圖片后“等待”一段時(shí)間，然后在控制攝像頭對(duì)其所投影的圖像進(jìn)行抓拍。但是這種“等待”不僅降低了圖像采集的速度，又會(huì)使得環(huán)境中日光燈的閃爍對(duì)投影儀投出的圖片造成干擾，導(dǎo)致攝像頭抓拍圖像的質(zhì)量較差，最終使得重建效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種圖像采集系統(tǒng)，通過控制攝像頭的硬件同步，有效地實(shí)現(xiàn)了投影儀投影圖片和攝像頭抓拍圖片的同步，改善了圖像采集的速度慢、攝像頭抓拍圖像的質(zhì)量較差的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種圖像采集系統(tǒng)，包括控制裝置、投影儀及攝像頭，所述控制裝置包括顯卡和圖像采集卡，所述顯卡與所述投影儀耦合，所述圖像采集卡與所述攝像頭耦合，所述顯卡包括用于輸出垂直同步信號(hào)的垂直同步信號(hào)輸出端，所述垂直同步信號(hào)輸出端與所述攝像頭的外部同步輸入端通過接口電路耦合。

優(yōu)選的，所述接口電路包括三極管、第一電阻、第二電阻及直流電源，所述三極管的基極與所述第一電阻的一端耦合，所述第一電阻的另一端與所述顯卡的垂直同步信號(hào)輸出端耦合，所述攝像頭的外部同步輸入端及所述第二電阻的一端均與所述三極管的集電極耦合，所述第二電阻的另一端與所述直流電源耦合，所述三極管的發(fā)射級(jí)接地。

優(yōu)選的，所述接口電路還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極接地，所述穩(wěn)壓二極管的陰極與所述攝像頭的外部同步輸入端耦合。

優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)還包括接口分配器，所述接口分配器包括一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述接口分配器的輸入端與所述顯卡耦合，所述接口分配器的一個(gè)輸出端與所述投影儀耦合，所述接口分配器的另一個(gè)輸出端與所述接口電路耦合。

優(yōu)選的，所述顯卡及所述投影儀均具有VGA接口，所述接口分配器為VGA分配器。

優(yōu)選的，所述攝像頭的快門速度大于所述顯卡的掃描頻率。

優(yōu)選的，所述攝像頭為工業(yè)攝像頭。

優(yōu)選的，所述攝像頭的快門為電子快門。

優(yōu)選的，所述投影儀為商用投影儀。

優(yōu)選的，所述控制裝置為計(jì)算機(jī)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)中，攝像頭在接收到控制裝置發(fā)送的抓拍指令后進(jìn)入外觸發(fā)模式，等待外部同步輸入端接收到有效觸發(fā)信號(hào)后即進(jìn)行抓拍。其中，所述的有效觸發(fā)信號(hào)即為投影儀投影完一幀圖像后所產(chǎn)生的垂直同步信號(hào)。相比于現(xiàn)有的通過軟件直接控制攝像頭抓拍的圖像采集系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)利用了攝像頭的硬件同步，通過顯卡輸出的垂直同步信號(hào)觸發(fā)攝像頭，有效地實(shí)現(xiàn)投影儀投影圖像和攝像頭抓拍圖像的同步，即保證了投影儀每投影完一幀圖像時(shí)，攝像頭能夠同步進(jìn)行抓拍，有效地改善了環(huán)境中日光燈的閃爍對(duì)投影儀投出的圖像造成干擾導(dǎo)致攝像頭抓拍圖像的質(zhì)量較差的問題，且提高了圖像采集的速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。

圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種圖像采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了VGA接口的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了顯卡的VGA接口輸出的垂直同步信號(hào)的時(shí)序圖；

圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種圖像采集系統(tǒng)的模塊框圖；

圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種接口電路的電路圖；

圖6示出了投影儀投出的四幅光柵圖像的示意圖；

圖7示出了采用現(xiàn)有軟件同步方法的圖像采集系統(tǒng)所獲取到的圖6示出的四幅光柵圖像的抓拍圖像；

圖8示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)所獲取到的圖6示出的四幅光柵圖像的抓拍圖像；

圖9示出了圖6所示的四幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；

圖10示出了圖7所示的四幅抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；

圖11示出了圖8所示的四幅抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

現(xiàn)有的用于物體三維測(cè)量的相位測(cè)量輪廓系統(tǒng)中，投影儀投影圖像和攝像頭抓拍圖像并不是完全同步的，因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過程中存在延時(shí)，導(dǎo)致投影儀投出圖片后攝像頭并不能立即抓拍到。需要讓投影儀投出一幅圖片后“等待”一段時(shí)間，然后再控制攝像頭對(duì)其所投影的圖像進(jìn)行抓拍。但是這種“等待”不僅降低了圖像采集的速度，又會(huì)使得環(huán)境中日光燈的閃爍對(duì)投影儀投出的圖片造成干擾，導(dǎo)致攝像頭抓拍圖像的質(zhì)量較差，最終使得被測(cè)物體的三維重建效果不理想。鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種圖像采集系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)投影儀投影圖像和攝像頭抓拍圖像的同步，以改善圖像采集速度較慢、攝像頭抓拍圖像的質(zhì)量較差的問題，以得到較理想的三維重建效果。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)100包括控制裝置110、投影儀120及攝像頭130。其中，控制裝置110包括顯卡和圖像采集卡，顯卡與投影儀120耦合，圖像采集卡與攝像頭130耦合，所述顯卡的垂直同步信號(hào)輸出端與攝像頭130的外部同步輸入端耦合，垂直同步信號(hào)輸出端用于輸出垂直同步信號(hào)。所述控制裝置110用于獲取圖像，將所述圖像發(fā)送到所述投影儀120投影，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130，當(dāng)所述投影儀120完成所接收到的當(dāng)前圖像的投影時(shí)，產(chǎn)生垂直同步信號(hào)，將所述垂直同步信號(hào)發(fā)送到所述攝像頭130。其中，垂直同步信號(hào)可以表示為VSYNC。所述投影儀120用于投影接收到的圖像。所述攝像頭130用于在接收到所述控制裝置110發(fā)送的抓拍指令后，在所接收到的垂直同步信號(hào)的觸發(fā)下抓拍當(dāng)前所述投影儀120的投影圖像，并將所抓拍到的圖像發(fā)送到所述控制裝置110。所述控制裝置110還用于獲取所述攝像頭130抓拍的當(dāng)前所述投影儀120投影圖像的抓拍圖像。

本實(shí)施例中，控制裝置110為計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，也可以采用平板電腦、具體顯卡及圖像采集卡的智能手機(jī)等。投影儀120為商用投影機(jī)。需要說明的是，本實(shí)施例中，攝像頭130的快門速度大于顯卡的掃描頻率。本實(shí)施例中，控制裝置110的顯卡及投影儀120均具有VGA接口，顯卡及投影儀120通過VGA連接線耦合，攝像頭130與圖像采集卡通過數(shù)據(jù)總線耦合。

圖2示出了VGA接口的結(jié)構(gòu)示意圖。VGA接口采用非對(duì)稱分布的15pin連接方式。其工作原理為：計(jì)算機(jī)獲取到的數(shù)字信號(hào)形式的圖像信息，被顯卡中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為R、G、B三原色信號(hào)及水平同步信號(hào)、垂直同步信號(hào)，進(jìn)而通過連接線傳輸?shù)酵队皟x120，其中，帶陰影的第14端口即為垂直同步信號(hào)輸出端。

投影儀120顯示時(shí)，從屏幕的左上方開始，從左到右、從上到下逐行掃描，每掃描完一行，掃描點(diǎn)回到下一行的起始位置，期間消隱信號(hào)對(duì)掃描點(diǎn)消隱，每行結(jié)束時(shí)，用水平同步信號(hào)進(jìn)行同步，也就是說光柵掃描線需要回到水平初始位置時(shí)插入水平同步信號(hào)；掃描完所有行時(shí)，插入垂直同步信號(hào)，使掃描點(diǎn)回到屏幕左上方，并為下一次掃描做準(zhǔn)備。水平同步脈沖和垂直同步脈沖的組合形成復(fù)合同步脈沖，這樣就可以使圖像投射并顯示到屏幕上。其中，顯卡輸出的垂直同步信號(hào)的時(shí)序圖如圖3所示，VSYNC表示垂直同步信號(hào)，DATA表示圖像數(shù)據(jù)。

攝像頭130為支持外觸發(fā)模式的工業(yè)攝像頭。攝像頭130的快門有電子快門和機(jī)械快門，本實(shí)用新型實(shí)施例中，可以優(yōu)選采用具有電子快門的攝像頭。正常模式下，攝像頭130開始工作后，就是一直連續(xù)的采集圖像，即采集完當(dāng)前幀圖像后，就馬上開始下一幀圖像的采集，如此循環(huán)。在一些工業(yè)應(yīng)用上，并不需要攝像頭一直連續(xù)采集圖像，而是等待特定的事件發(fā)生后，才希望攝像頭130采集一幀圖像，并得到處理后的結(jié)果。這種情況下，就需要使用外觸發(fā)模式，即硬件觸發(fā)模式。支持這種工作方式的工業(yè)攝像頭，都會(huì)在攝像頭130上留有專用的觸發(fā)接頭，即外部同步輸入端。進(jìn)入觸發(fā)模式后，攝像頭130會(huì)等待有效的觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)的有效性可以通過軟件來設(shè)置，例如高、低電平方式或者上、下邊沿跳變方式，如果一直沒有有效觸發(fā)信號(hào)，則攝像頭130不會(huì)輸出任何圖像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，顯卡的垂直同步信號(hào)輸出端與攝像頭130的外部同步輸入端耦合，使得垂直同步信號(hào)輸出端輸出的垂直同步信號(hào)作為有效觸發(fā)信號(hào)輸入攝像頭130的外部同步輸入端，以控制攝像頭130的快門。

本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)顯卡的垂直同步信號(hào)輸出端與攝像頭130的外部同步輸入端耦合的具體方式為：如圖4所示，在顯卡111與攝像頭130之間設(shè)置接口電路140，即顯卡111的垂直同步信號(hào)輸出端與攝像頭130的外部同步輸入端通過接口電路140耦合。該接口電路140用于提取出顯卡111輸出的垂直同步信號(hào)，并根據(jù)攝像頭130的外部同步輸入端的輸入電壓對(duì)顯卡111輸出的垂直同步信號(hào)進(jìn)行處理，以使得處理后的垂直同步信號(hào)與攝像頭130的外部同步輸入端的輸入電壓匹配。

進(jìn)一步的，本圖像采集系統(tǒng)100還包括一個(gè)接口分配器，當(dāng)顯卡111的輸出接口為VGA接口時(shí)，該接口分配器為VGA分配器。本實(shí)施例中，該接口分配器包括一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，其中，輸入端與顯卡111的VGA接口耦合，一個(gè)輸出端與投影儀120的VGA接口耦合，另一個(gè)輸出端中的垂直信號(hào)輸出端與接口電路140的信號(hào)輸入端耦合。

在本實(shí)施例的一種具體實(shí)施方式中，攝像頭130的外部同步輸入端為高電平觸發(fā)，而垂直同步信號(hào)為低電平有效。此時(shí)，需要對(duì)提取出的垂直同步信號(hào)進(jìn)行反相及電壓放大處理，以匹配外部同步輸入端的輸入?yún)?shù)。

此時(shí)，如圖5所示，上述接口電路140可以包括：三極管Q、第一電阻R1、第二電阻R2、直流電源U及穩(wěn)壓二極管D。其中，三極管Q的基極與第一電阻R1的一端耦合，第一電阻R1的另一端與顯卡111的垂直同步信號(hào)輸出端Vsync_IN耦合。攝像頭130的外部同步輸入端Vsync_OUT及第二電阻R2的一端均與三極管Q的集電極耦合，第二電阻R2的另一端與直流電源U耦合。三極管Q的發(fā)射級(jí)接地。穩(wěn)壓二極管D的陽極接地，陰極與攝像頭130的外部同步輸入端Vsync_OUT耦合。

在本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式中，上述直流電源U輸出的電壓值為12V，電流為1A，第一電阻R1為150歐，第二電阻R2為2.2千歐，三極管Q為型號(hào)為2N3904的NPN三極管，穩(wěn)壓二極管D的穩(wěn)壓值為5.1V。

需要說明的是，本實(shí)施例中，接口電路140不限于上述電路結(jié)構(gòu)，也可以采用其它能夠?qū)ι鲜龃怪蓖叫盘?hào)輸出端輸出的垂直同步信號(hào)進(jìn)行處理，使處理后的垂直同步信號(hào)滿足攝像頭130的外部同步輸入端的輸入?yún)?shù)的電路。

下面將進(jìn)一步對(duì)該圖像采集系統(tǒng)100的工作原理進(jìn)行說明：

通過控制裝置110將攝像頭130設(shè)置為外觸發(fā)模式，即硬件觸發(fā)模式，其中，外觸發(fā)模式為低電平觸發(fā)模式、高電平觸發(fā)模式、上升沿觸發(fā)模式或下降沿觸發(fā)模式中的任一種。

控制裝置110獲取到所需要投影的圖像后，將所需要投影的圖像發(fā)送到投影儀120，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至攝像頭130。攝像頭130接收到所述抓拍指令后，開啟外觸發(fā)模式，開始等待有效的外部觸發(fā)信號(hào)以控制快門的開啟。投影儀120投影完所接收到的當(dāng)前幀圖像時(shí)，控制裝置110的顯卡將產(chǎn)生一個(gè)垂直同步信號(hào)，并將所產(chǎn)生的垂直同步信號(hào)經(jīng)過接口電路140處理后發(fā)送至攝像頭130的外部同步輸入端，該垂直同步信號(hào)即為有效的外部觸發(fā)信號(hào)。攝像頭130接收到垂直同步信號(hào)后開啟快門對(duì)當(dāng)前投影儀120的投影圖像進(jìn)行抓拍，將所抓拍的圖像發(fā)送到控制裝置110的圖像采集卡112，完成對(duì)投影儀120所投影的圖像的同步采集。

具體的，本實(shí)施例中，控制裝置110中執(zhí)行的同步控制方法可以包括以下步驟S101至步驟S104。

步驟S101，控制裝置110獲取圖像。

其中，所述圖像可以預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置110中，也可以通過控制裝置110的輸入輸出接口輸入。此外，所述圖像可以為一幅，也可以為多幅。當(dāng)為多幅圖像時(shí)，所述多幅圖像按照預(yù)設(shè)順序排列，例如可以按照獲取圖像的時(shí)間先后順序排列，或者也可以按照?qǐng)D像的命名規(guī)則排列。

步驟S102，所述控制裝置110將所述圖像發(fā)送到所述投影儀120，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130。

通過顯卡111將所要投影的數(shù)字信號(hào)格式的圖像信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)發(fā)送到投影儀120中投影。按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130，所述抓拍指令用于控制攝像頭130進(jìn)入外觸發(fā)模式。攝像頭130接收到抓拍指令后，等待有效觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)攝像頭130接收到有效觸發(fā)信號(hào)時(shí)，控制攝像頭130的快門開啟，對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。

需要說明的是，進(jìn)行步驟S102之前，需要將攝像頭130的抓拍模式設(shè)置為外觸發(fā)模式，其中，所述外觸發(fā)模式可以為低電平觸發(fā)模式、高電平觸發(fā)模式、上升沿觸發(fā)模式或下降沿觸發(fā)模式中的任一種。

步驟S103，當(dāng)投影儀120完成所接收到的圖像的投影時(shí)，所述控制裝置110產(chǎn)生垂直同步信號(hào)，并將所述垂直同步信號(hào)發(fā)送到所述攝像頭130。

當(dāng)投影儀120完成所接收到的圖像的投影時(shí)，所述控制裝置110產(chǎn)生垂直同步信號(hào)，并將所述垂直同步信號(hào)發(fā)送到所述攝像頭130，以使攝像頭130接收到所述抓拍指令后在所述垂直同步信號(hào)的觸發(fā)下抓拍當(dāng)前所述投影儀120的投影圖像。

投影儀120投影的刷新率受顯卡111控制，顯卡111完成一幀的掃描后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直同步信號(hào)，垂直同步信號(hào)指示著前一幀掃描的結(jié)束和新一幀掃描的開始。垂直同步信號(hào)是一個(gè)持續(xù)時(shí)間比較長的脈沖，可能持續(xù)一行或幾行的掃描時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，沒有像素信號(hào)出現(xiàn)。因此，本實(shí)施例利用該垂直同步信號(hào)作為攝像頭130的硬件同步的有效觸發(fā)信號(hào)。攝像頭130接收到抓拍指令進(jìn)入外觸發(fā)模式的條件下，當(dāng)所述投影儀120完成所接收到的圖像的投影時(shí)，即完成所接收到的當(dāng)前幀圖像的掃描的同時(shí)，攝像頭130接收到顯卡111發(fā)送的垂直同步信號(hào)，在所接收到的垂直同步信號(hào)的觸發(fā)下，對(duì)投影儀120投影的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行抓拍，有效地實(shí)現(xiàn)了投影儀120投影圖像和攝像頭130抓拍圖像的同步。

此外，需要說明的是，攝像頭130的外觸發(fā)模式可以根據(jù)垂直同步信號(hào)進(jìn)行設(shè)置，例如，當(dāng)垂直同步信號(hào)為低電平有效時(shí)，可以將投影儀120的外觸發(fā)模式設(shè)置為低電平觸發(fā)模式。

步驟S104，所述控制裝置110獲取攝像頭130抓拍的當(dāng)前投影儀120投影圖像的抓拍圖像。

攝像頭130在垂直同步信號(hào)的觸發(fā)下對(duì)當(dāng)前投影儀120的投影圖像進(jìn)行抓拍后，可以將抓拍到的圖像經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)娇刂蒲b置110的圖像采集卡112。當(dāng)然，當(dāng)攝像頭130與控制裝置110建立無線通信連接時(shí)，也可以通過無線傳輸方式將抓拍到的圖像發(fā)送到控制裝置110。

在本實(shí)施例的一種具體實(shí)施方式中，步驟S104中，所述控制裝置110將所述圖像發(fā)送到所述投影儀120，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的方式可以為：控制裝置110每發(fā)送一幅圖像至所述投影儀120后，延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130，再發(fā)送與該圖像相鄰的下一幅圖像至所述投影儀120。其中，預(yù)設(shè)時(shí)間根據(jù)顯卡111的掃描頻率及攝像頭130的抓拍頻率設(shè)置，可以根據(jù)多次試驗(yàn)得到。此時(shí)，通過抓拍指令及垂直同步信號(hào)的配合，可以有效地確?？刂蒲b置110發(fā)送的每一幅圖像均能在投影完成即掃描完成時(shí)同步被攝像頭130抓拍，有效地實(shí)現(xiàn)了投影儀120投影圖像和攝像頭130抓拍圖像的同步。

具體的，當(dāng)圖像為一幅時(shí)，控制裝置110將該圖像發(fā)送到投影儀120，并以將該圖像發(fā)送到投影儀120的時(shí)間點(diǎn)為起點(diǎn)，延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間后，發(fā)送抓拍指令至攝像頭130。攝像頭130接收到該抓拍指令后進(jìn)入外觸發(fā)模式，當(dāng)接收到垂直同步信號(hào)時(shí)即對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。

當(dāng)圖像為多幅時(shí)，多幅圖像按照預(yù)設(shè)順序排列?？刂蒲b置110將第一幅圖像作為當(dāng)前圖像，將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120，以將當(dāng)前圖像發(fā)送到所述投影儀120的時(shí)間為起點(diǎn)，延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130。攝像頭130獲取到該抓拍指令后進(jìn)入外觸發(fā)模式，當(dāng)接收到垂直同步信號(hào)時(shí)即對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。

同理，控制裝置110將第二幅圖像作為當(dāng)前圖像，將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120，以將當(dāng)前圖像發(fā)送到所述投影儀120的時(shí)間為起點(diǎn)，延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130。攝像頭130獲取到該抓拍指令后再次進(jìn)入外觸發(fā)模式，當(dāng)接收到垂直同步信號(hào)時(shí)即對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。

以此類推，控制裝置110依次將剩余圖像作為當(dāng)前圖像，重復(fù)執(zhí)行將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120，以將當(dāng)前圖像發(fā)送到所述投影儀120的時(shí)間為起點(diǎn)，延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的步驟。直至獲取到所有圖像的抓拍圖像。

需要說明的是，上述第一幅、第二幅均表示圖像的排列位置，即第一幅圖像為排在第一位的圖像，第二幅圖像為排在第二位的圖像。

在本實(shí)施例的另一種具體實(shí)施方式中，當(dāng)上述圖像為一幅時(shí)，所述控制裝置110將所述圖像發(fā)送到所述投影儀120，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的方式還可以為：控制裝置110將該圖像發(fā)送到所述投影儀120后，直接發(fā)送抓拍指令至攝像頭130。攝像頭130獲取到該抓拍指令后進(jìn)入外觸發(fā)模式，當(dāng)獲取到垂直同步信號(hào)后，開啟快門對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。然而，由于信號(hào)傳輸?shù)难舆t，此時(shí)攝像頭130獲取到的垂直同步信號(hào)可能并不是上述圖像在投影儀120中掃描完成時(shí)生成的垂直同步信號(hào)，而是上述圖像的前一幀圖像在投影儀120中掃描完成時(shí)生成的垂直同步信號(hào)。

因此，為了確保獲取到所需要的圖像，控制裝置110獲取攝像頭130抓拍的當(dāng)前所述投影儀120投影圖像的抓拍圖像的步驟之后，還包括：

將獲取到的抓拍圖像與預(yù)設(shè)的背景圖像進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，重復(fù)執(zhí)行發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的步驟，直至獲取到的抓拍圖像滿足預(yù)設(shè)條件。其中，預(yù)設(shè)的背景圖像可以為當(dāng)投影儀120不工作時(shí)，攝像頭130抓拍到的待測(cè)物體的圖像。預(yù)設(shè)條件可以根據(jù)具體所需要投影的圖像投影到待測(cè)物體表面時(shí)，攝像頭130通過現(xiàn)有的軟件同步方式實(shí)際抓拍到的覆蓋有投影圖像的待測(cè)物體圖像中的特征點(diǎn)設(shè)置。

此外，當(dāng)上述圖像為多幅時(shí)，多幅圖像按預(yù)設(shè)順序排列，控制裝置110將第一幅圖像作為當(dāng)前圖像，將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120后，直接發(fā)送抓拍指令至攝像頭130。攝像頭130獲取到該抓拍指令后進(jìn)入外觸發(fā)模式，當(dāng)獲取到垂直同步信號(hào)后，開啟快門對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍?？刂蒲b置110獲取攝像頭130抓拍的當(dāng)前所述投影儀120投影圖像的抓拍圖像，將獲取到的抓拍圖像與預(yù)設(shè)的背景圖像進(jìn)行對(duì)比。

當(dāng)不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，對(duì)所獲取到的抓拍圖像進(jìn)行標(biāo)記，將與當(dāng)前圖像相鄰的下一幅圖像作為當(dāng)前圖像，重復(fù)執(zhí)行將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120后，直接發(fā)送抓拍指令至攝像頭130的步驟，直至將最后一幅圖像。

當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，不對(duì)所獲取到的抓拍圖像進(jìn)行標(biāo)記處理，直接將與當(dāng)前圖像相鄰的下一幅圖像作為當(dāng)前圖像，重復(fù)執(zhí)行將當(dāng)前圖像發(fā)送到投影儀120后，直接發(fā)送抓拍指令至攝像頭130的步驟，直至將最后一幅圖像。

將排在最后的一幅圖像發(fā)送到投影儀120，并直接發(fā)送抓拍指令至攝像頭130后，獲取標(biāo)記的抓拍圖像的數(shù)量。需要說明的是，上述過程中標(biāo)記的抓拍圖像均為出錯(cuò)圖像，首次獲得的滿足預(yù)設(shè)條件的抓拍圖像即為控制裝置110所發(fā)送的第一幅圖像的抓拍圖像。

獲取到標(biāo)記的抓拍圖像的數(shù)量后，連續(xù)發(fā)送與標(biāo)記的抓拍圖像相同數(shù)量的抓拍指令至攝像頭130，以完成后續(xù)幾幅圖像的抓拍。例如，上述多幅圖像為十幅，控制裝置110發(fā)送前三幅圖像后及抓拍指令后，相應(yīng)獲取到的圖像均不滿足預(yù)設(shè)條件，即對(duì)獲取到的前三幅抓拍圖像均進(jìn)行了標(biāo)記。而獲取到的第四幅抓拍圖像滿足預(yù)設(shè)條件，即表示第四幅抓拍圖像為控制裝置110發(fā)送的第一幅圖像所對(duì)應(yīng)的抓拍圖像。相應(yīng)的，當(dāng)發(fā)送完第十幅圖像及對(duì)應(yīng)的抓拍指令后，所獲取到的第十幅抓拍圖像即為控制裝置110發(fā)送的第七幅圖像所對(duì)應(yīng)的抓拍圖像。因此，為了能夠獲取到控制裝置110發(fā)送的第八幅至第十幅圖像對(duì)應(yīng)的抓拍圖像，則需要再連續(xù)發(fā)送三個(gè)抓拍指令，以使得攝像頭130在第八幅至第十幅圖像相繼投影完成時(shí)所產(chǎn)生的垂直控制信號(hào)的觸發(fā)下分別對(duì)第八幅至第十幅圖像的投影圖像進(jìn)行同步抓拍。

另外，當(dāng)所述圖像為多幅圖像，且多幅圖像按照預(yù)設(shè)順序排列時(shí)，在本實(shí)施例的另一種具體實(shí)施方式中，所述控制裝置110將所述圖像發(fā)送到所述投影儀120，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的方式還可以為：

控制裝置110依次將所述多幅圖像發(fā)送至所述投影儀120，且每發(fā)送一幅圖像至所述投影儀120后，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130，再發(fā)送與該圖像相鄰的下一幅圖像至所述投影儀120；將所述多幅圖像中排在最后的一幅圖像發(fā)送至所述投影儀120，且將抓拍指令發(fā)送至所述攝像頭130后，再次執(zhí)行所述的依次將所述多幅圖像發(fā)送至所述投影儀120，且每發(fā)送一幅圖像至所述投影儀120后，發(fā)送抓拍指令至所述攝像頭130的步驟。

也就是說，將上述多幅圖像定義為一組圖像，按照上述多幅圖像的排列順序重復(fù)發(fā)送兩組圖像至投影儀120，且每發(fā)送一幅圖像至投影儀120后，發(fā)送抓拍指令至攝像頭130，以控制攝像頭130進(jìn)入外觸發(fā)模式，待接收到垂直同步信號(hào)后開啟快門對(duì)當(dāng)前投影儀120所投影的圖像進(jìn)行抓拍。再發(fā)送下一幅圖像至投影儀120，并發(fā)送抓拍指令至攝像頭130，直至將該組圖像中的最后一幅圖像發(fā)送至投影儀120，并發(fā)送抓拍指令至攝像頭130后，再次將該組圖像中的第一幅圖像發(fā)送至投影儀120，重復(fù)上述過程，直至再次將該組圖像中的最后一幅圖像發(fā)送至投影儀120，并發(fā)送抓拍指令至攝像頭130。

例如，上述一組圖像包括十幅圖像，則此時(shí)可以獲得20幅抓拍圖像，控制裝置110獲取到20幅抓拍圖像后，可以進(jìn)一步從這20幅抓拍圖像中獲得上述十幅圖像分別對(duì)應(yīng)的抓拍圖像。

在實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種具體應(yīng)用場(chǎng)景中，將本實(shí)用新型提供給的圖像采集系統(tǒng)100應(yīng)用于相位測(cè)量輪廓術(shù)(PMP)。如圖1所示，將控制裝置110中預(yù)先存儲(chǔ)的多幅光柵圖像發(fā)送到投影儀120，投影儀120依次將所獲取的光柵圖像投影到待測(cè)物體S的表面，并同步控制攝像頭130采集投影儀120相繼投影的多幅光柵圖像，以進(jìn)一步獲取并分析攝像頭130采集的多幅光柵圖像，獲取待測(cè)物體S的三維結(jié)構(gòu)信息。

假設(shè)上述投影儀120投影的多幅光柵圖像分別為如圖6所示的四幅光柵圖像，圖6中，(1)示出了第一幅光柵圖像，(2)示出了第二幅光柵圖像，(3)示出了第三幅光柵圖像，(4)示出了第四幅光柵圖像。通過采用現(xiàn)有軟件同步方法的圖像采集系統(tǒng)100依次將上述四幅光柵圖像投影到白色墻壁上，所獲取到的抓拍圖像如圖7所示。圖7中，(1)示出了第一幅光柵圖像的抓拍圖像，(2)示出了第二幅光柵圖像的抓拍圖像，(3)示出了第三幅光柵圖像的抓拍圖像，(4)示出了第四幅光柵圖像的抓拍圖像。相同條件下，采用本實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)100依次將上述四幅光柵圖像投影到白色墻壁上，所獲取到的抓拍圖像如圖8所示。其中，圖8中(1)示出了第一幅光柵圖像的抓拍圖像，(2)示出了第二幅光柵圖像的抓拍圖像，(3)示出了第三幅光柵圖像的抓拍圖像，(4)示出了第四幅光柵圖像的抓拍圖像。

對(duì)比上述圖7與圖8可以看出，圖7中的光柵圖像較圖8有明顯的橫紋，說明在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，也就是說不考慮其它誤差因素的影響下，本實(shí)用新型實(shí)施例本實(shí)施例提供的同步控制方法所獲取的抓拍圖像更為清晰，有效防止了環(huán)境中日光燈閃爍的干擾。

下面通過對(duì)上述抓拍圖像的灰度數(shù)據(jù)的分析來進(jìn)行說明。圖9示出了圖6所示的四幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線。其中，曲線A1表示圖6中(1)示出的第一幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線B1表示圖6中(2)示出的第二幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線C1表示圖6中(3)示出的第三幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線D1表示圖6中(4)示出的第四幅光柵圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線。

圖10示出了圖7所示的四幅抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化情況。其中，曲線A2表示圖7中(1)示出的第一幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線B2表示圖7中(2)示出的第二幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線C2表示圖7中(3)示出的第三幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線D2表示圖7中(4)示出的第四幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線。

圖11示出了圖8所示四幅抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化情況。其中，曲線A3表示圖8中(1)示出的第一幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線B3表示圖8中(2)示出的第二幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線C3表示圖8中(3)示出的第三幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線；曲線D3表示圖8中(4)示出的第四幅光柵圖像的抓拍圖像的第355列像素點(diǎn)的灰度值的變化曲線。

需要說明的是，上述的第355列像素點(diǎn)也可以選取其它像素行或列代替，只需保證所有抓拍圖像均選取同樣的像素行或列即可。圖9、圖10及圖11中，橫坐標(biāo)為像素點(diǎn)的相位，縱坐標(biāo)為灰度值。

如圖9所示，圖6所示的四幅光柵圖像的第355列的灰度變化值均呈正弦波變化。由于在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，環(huán)境光、噪聲、非線性等誤差的干擾，攝像頭130抓拍的圖像并不是完全嚴(yán)格正弦變化的，但對(duì)比圖10和圖11仍然可以看出，圖11中的曲線較圖10中的曲線而言更為平滑，毛刺較少，說明本實(shí)用新型實(shí)施例提供的同步控制方法能夠有效地減小了環(huán)境中日光燈閃爍對(duì)攝像頭130抓拍到的光柵圖像的干擾。

綜上所述，相比于現(xiàn)有的通過軟件直接控制攝像頭130抓拍的系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)100利用了顯卡111輸出的垂直同步信號(hào)觸發(fā)攝像頭130，有效地實(shí)現(xiàn)投影儀120投影圖像和攝像頭130抓拍圖像的同步，即保證了投影儀120每投影完一幀圖像時(shí)，攝像頭130能夠同步進(jìn)行抓拍，有效地改善了環(huán)境中日光燈的閃爍對(duì)投影儀120投出的圖像造成干擾導(dǎo)致攝像頭130抓拍圖像的質(zhì)量較差的問題。采用現(xiàn)有軟件同步的方法的圖像采集系統(tǒng)中，投影儀120的掃描頻率一般為5幀/s，而采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖像采集系統(tǒng)中，由于省去了投影儀120“等待”的時(shí)間，掃描頻率可達(dá)到25幀/s，提高了投影儀120的投影速度和攝像頭130獲取圖像信息的速度，提高了圖像采集系統(tǒng)100效率。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其它變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其它要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。