CN109917601A - 基于滚动快门的相机设置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于滚动快门的相机设置方法及装置，所述相机设置方法包括：发出触发信号后投影仪投射预设灰度的灰度影像；相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为滚动快门相机；根据拍摄影像中的中行灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，所述中行灰度值为滚动快门相机光传感器中间一行传感器采集影像的灰度值；根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。本发明的基于滚动快门的相机设置方法成本低廉且运行速度快，并且能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够加快同步进程，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果。

Description

基于滚动快门的相机设置方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于滚动快门的相机设置方法及装置。

背景技术

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

光栅投影进行三维重建是一种三维重建方式，将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面，由于参考平面选取的是水平平面，投影到上面的参考光栅不会发生变形；当光栅投影到被测物体表面时，光栅会产生不同程度的变形，是由于投影光栅受到了被测物体表面高度的调制。所放置的被测物体高度不同，光栅的相位变化程度也随之不同，二维平面变形条纹的相位变化中携带有物体表面的三维形貌信息。因此，通过求取相位的变化值，可以得到物体在相应点处的高度，从而得到三维物体的轮廓形状。

现有的光栅投影进行三维重建中存在设备昂贵，投影仪及相机不同步且实现同步效率较低的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中存在的设备昂贵且投影仪及相机不同步且实现同步效率较低的缺陷，提供一种能够成本低廉且能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够加快同步进程，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果的基于滚动快门的相机设置方法及装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于滚动快门的相机设置方法，其特点在于，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射预设灰度的灰度影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为滚动快门相机；

根据拍摄影像中的中行灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，所述中行灰度值为滚动快门相机光传感器中间一行传感器采集影像的灰度值；

根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

较佳地，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像；

发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127或128；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的中行灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机单行曝光时长获取相机的误差值。

较佳地，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步之后包括：

所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；

根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长；

根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

较佳地，所述预设帧数为一帧，所述根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长包括：

根据已知差值、第二影像的中行灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的中行灰度值与第二影像的中行灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

较佳地，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射连续的若干投影周期的光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像，所述相机为滚动快门相机，所述相机的单行曝光时长大于N个投影周期，所述N 为大于0的整数；

根据所述建模影像获取模型。

较佳地，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

根据所述误差值以相机光传感器中间一行传感器为起始点，调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射光栅影像时刻的时长；

发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像。

较佳地，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

发出触发信号后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像；

根据所述误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

本发明还提供一种基于滚动快门的相机设置装置，其特点在于，所述相机设置装置用于实现如上所述的相机设置方法。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的基于滚动快门的相机设置方法能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够加快同步进程，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的相机设置方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种基于滚动快门的相机设置装置，所述相机设置装置包括一触发模块、一获取模块、一计算模块以及一同步模块。

所述触发模块用于发出触发信号后调用投影仪投射预设灰度的灰度影像。

所述获取模块用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为滚动快门相机；

所述计算模块用于根据拍摄影像中的中行灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，所述中行灰度值为滚动快门相机光传感器中间一行传感器采集影像的灰度值。

所述同步模块用于根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

具体地，

所述触发模块用于发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

所述获取模块用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像；

所述触发模块还用于发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127或128；

所述获取模块还用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

所述计算模块用于根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的中行灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机单行曝光时长获取相机的误差值。

本实施例中投影8bit的灰度影像的预设灰度的灰度值为127(也可以为128)，通过PWM调制后127灰度值的信号由灰度值0和灰度值225的信号组成，获取灰度值能够获取灰度值为某一数值时的长度，从而获取延迟，第二灰度值可以指平均灰度值。

对一种pattern(225)，假设抓拍的灰度值为Lev1，对Pattern(127)抓拍的灰度值的值lev2，对给定的相机曝光时间值，可以计算出同步的误差。

通过第一拍摄影像和第二拍摄影像的灰度值比值与曝光时间的比值相等的关系能够计算得到所述延迟，即误差值。

同步投影仪及所述相机为：

在获取所述误差值后所述同步模块用于根据所述误差值以相机光传感器中间一行传感器为起始点，调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射光栅影像时刻的时长。

所述触发模块还用于发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射光栅影像；

所述获取模块还用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像。

同步投影仪及所述相机还可以为：

在获取所述误差值后所述触发模块还用于发出触发信号后投影仪投射光栅影像；

所述获取模块还用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像；

所述同步模块用于根据所述误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

本实施例的相机设置装置还用于调节相机曝光时长，具体地：

所述相机设置装置还包括一设置模块。

获取模块用于通过所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；

所述计算模块用于根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长；

所述设置模块用于根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

其中，所述预设帧数为一帧。

所述计算模块用于根据已知差值、第二影像的中行灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的中行灰度值与第二影像的中行灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

所述计算模块还用于根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

所述相机设置装置设置完相机后，还可以利用所述相机进行3D建模：

所述相机设置装置还包括一建模模块。

所述触发模块用于发出触发信号后投影仪投射连续的若干投影周期的光栅影像；

所述获取模块用于通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像，所述相机为滚动快门相机，所述相机的单行曝光时长大于 N个投影周期，所述N为大于0的整数；

建模模块用于根据所述建模影像获取模型。

利用上述相机设置装置，本实施例还提供一种相机设置方法，参见图1，包括：

步骤100、发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

步骤101、相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像；

步骤102、发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127；

步骤103、相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

步骤104、根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的中行灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机单行曝光时长获取相机的误差值。

步骤100至步骤104实现了：

发出触发信号后调用投影仪投射预设灰度的灰度影像。

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为滚动快门相机；

根据拍摄影像中的中行灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，所述中行灰度值为滚动快门相机光传感器中间一行传感器采集影像的灰度值。

步骤105、根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

步骤105包括：

根据所述误差值以相机光传感器中间一行传感器为起始点，调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射光栅影像时刻的时长；

发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像。

步骤105还可以为：

发出触发信号后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像；

根据所述误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

步骤106、所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像。

其中，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射所述预设帧数的影像。

步骤107、根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长。本实施例中所述预设帧数为一帧。

步骤108、根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

即将相机曝光时长设置为投影仪投影一帧影像所用时长。

其中步骤107具体包括：

根据已知差值、第二影像的中行灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的灰度值与第二影像的灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

本实施例根据灰度值与曝光时长成正比、比值相等的关系计算曝光时长。

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

同步过相机与投影仪，并设置过相机的曝光时长，本实施例利用相机和投影建模方法：

发出触发信号后投影仪投射连续的若干投影周期的光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像，所述相机为滚动快门相机，所述相机的单行曝光时长大于N个投影周期，所述N 为大于0的整数；

根据所述建模影像获取模型。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于滚动快门的相机设置方法，其特征在于，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射预设灰度的灰度影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为滚动快门相机；

根据拍摄影像中的中行灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，所述中行灰度值为滚动快门相机光传感器中间一行传感器采集影像的灰度值；

根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

2.如权利要求1所述的相机设置方法，其特征在于，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像；

发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127或128；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的中行灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机单行曝光时长获取相机的误差值。

3.如权利要求1所述的相机设置方法，其特征在于，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步之后包括：

所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；

根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长；

根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

4.如权利要求3所述的相机设置方法，其特征在于，所述预设帧数为一帧，所述根据第一影像和第二影像的中行灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长包括：

根据已知差值、第二影像的中行灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的中行灰度值与第二影像的中行灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

5.如权利要求3所述的相机设置方法，其特征在于，所述相机设置方法包括：

发出触发信号后投影仪投射连续的若干投影周期的光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像，所述相机为滚动快门相机，所述相机的单行曝光时长大于N个投影周期，所述N为大于0的整数；

根据所述建模影像获取模型。

6.如权利要求1所述的相机设置方法，其特征在于，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

根据所述误差值以相机光传感器中间一行传感器为起始点，调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射光栅影像时刻的时长；

发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像。

7.如权利要求1所述的相机设置方法，其特征在于，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

发出触发信号后投影仪投射光栅影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述光栅影像以获取建模影像；

根据所述误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

8.一种基于滚动快门的相机设置装置，其特征在于，所述相机设置装置用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的相机设置方法。