本發(fā)明涉及一種高速攝像技術(shù)領(lǐng)域的圖像傳輸采集方法，特別是一種無線wifi傳輸技術(shù)和圖像同步技術(shù)相結(jié)合的轉(zhuǎn)動平臺上圖像高速并行采集傳輸方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)臺高速攝像技術(shù)中，一般都是在轉(zhuǎn)臺上安裝兩臺相機(jī)進(jìn)行視覺導(dǎo)航。目前相機(jī)采用的是usb3.0接口，且無法向下兼容usb2.0。每個相機(jī)每幀圖像大小約為5mb，為達(dá)到視覺導(dǎo)航精度要求，圖像采集幀率至少要5幀/秒。因此計算得出圖像傳輸速度至少達(dá)到50mb/秒。而現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)臺滑環(huán)一般只能支持百兆以太網(wǎng)，實際傳輸速率約為11mb/秒，無法滿足使用要求。wifi是一種無線局域網(wǎng)(wlan)技術(shù)，使用wifi連接設(shè)備可以不受硬件設(shè)施和環(huán)境布線的影響。目前wifi采用的ieee802.11acwave2標(biāo)準(zhǔn)支持mu-mimo(多用戶多入多出)技術(shù)，可容納多個設(shè)備同時通信。支持該標(biāo)準(zhǔn)的無線路由、無線網(wǎng)卡等設(shè)備最多采用4x4mu-mimo規(guī)格，理論上可提供1.73gbps(約216mb/秒)的雙向傳輸速度。

通過改造現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)臺，換成usb3.0的滑環(huán)或光纖滑環(huán)可以滿足數(shù)據(jù)傳輸速度要求，但成本高、工作量大，周期長。所以需要提出一種新的解決辦法，能夠滿足對相機(jī)指令控制，圖像傳輸?shù)囊蟆?/p>

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上技術(shù)的不足，提出了轉(zhuǎn)動平臺上圖像高速并行采集傳輸方法，通過無線wifi傳輸技術(shù)和圖像同步技術(shù)，將數(shù)據(jù)通過并行傳輸，實現(xiàn)所需的帶寬，從而建立一種高速傳輸系統(tǒng)用于相機(jī)指令控制及圖像傳輸。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:本發(fā)明包括以下步驟：第一，在轉(zhuǎn)臺上布置兩臺視覺導(dǎo)航相機(jī)，并布置一臺迷你電腦主機(jī)作為圖像采集計算機(jī)，圖像采集計算機(jī)通過usb3.0接口與視覺導(dǎo)航相機(jī)相連接，圖像采集計算機(jī)通過網(wǎng)線與橋接無線路由器相連接；第二，控制計算機(jī)通過網(wǎng)線與主無線路由器相連接，控制計算機(jī)通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)與兩臺視覺導(dǎo)航相機(jī)相連接；第三，主無線路由器與橋接無線路由器之間通過wifi信號橋接，控制計算機(jī)和圖像采集計算機(jī)之間按照tcp/ip協(xié)議通信；第四，在圖像采集計算機(jī)和控制計算機(jī)上分別運行發(fā)送端、接收端軟件；控制計算機(jī)通過do板卡向相機(jī)發(fā)出同步脈沖信號，觸發(fā)相機(jī)實現(xiàn)圖像同步采集。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，當(dāng)控制計算機(jī)通與主無線路由器之間的距離超過100m時，選擇通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)光纖后進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，控制計算機(jī)和圖像采集計算機(jī)之間建立多個tcp連接；同一時刻兩個相機(jī)同步產(chǎn)生的兩幀圖像數(shù)據(jù)，將其按一定大小切分成多個數(shù)據(jù)段之后，通過多個通道并行傳輸。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，每一個段數(shù)據(jù)之前需要有以下頭信息：固定標(biāo)志、圖像編號、總大小、切分總段數(shù)、當(dāng)前段編號、當(dāng)前段大小；段數(shù)據(jù)后有校驗和，用以驗證數(shù)據(jù)的正確性。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，軟件啟動后，控制計算機(jī)上的接收端軟件會主動向發(fā)送端軟件發(fā)起多個tcp連接，連接成功后，為每一個連接創(chuàng)建一個工作線程，用以獨立并行接收數(shù)據(jù)；相應(yīng)的，發(fā)送端軟件也為每一個連接創(chuàng)建一個工作線程，用以獨立并行發(fā)送數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，在發(fā)送端和接收端多個線程均采用同步鎖進(jìn)行控制。

更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，控制計算機(jī)中有一條通道用來設(shè)置相機(jī)的參數(shù)并控制其工作狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計合理，通過無線wifi傳輸技術(shù)和圖像同步技術(shù)，將數(shù)據(jù)通過并行傳輸，實現(xiàn)所需的帶寬，從而建立一種高速傳輸系統(tǒng)用于相機(jī)指令控制及圖像傳輸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明中各設(shè)備的連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例；凡本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或有限實驗可以得到的技術(shù)方案，均在本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

實施例

如圖1和圖2所示，在相機(jī)所在轉(zhuǎn)臺上布置迷你電腦主機(jī)作為圖像采集計算機(jī)，通過wi-fi連接無線路由器。控制計算機(jī)通過網(wǎng)線連接無線路由器。則兩臺計算機(jī)之間可以建立連接進(jìn)行通信。圖像采集計算機(jī)通過usb3.0接口采集相機(jī)圖像后，通過wi-fi將數(shù)據(jù)傳給控制計算機(jī)。此方案不需要更改原有設(shè)備，只需添加無線路由器等設(shè)備，以及開發(fā)相應(yīng)的圖像采集、轉(zhuǎn)發(fā)和接收軟件。

無線信號傳輸容易被干擾，因此盡量縮短轉(zhuǎn)臺和主無線路由器之間的距離。當(dāng)控制計算機(jī)與無線路由器之間距離大于100m時，考慮傳輸?shù)目煽啃裕x擇通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)光纖后進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。選用微星迷你電腦主機(jī)，具備usb3.0接口以及千兆網(wǎng)口，重量約為300克，尺寸為115x115x35mm。

選用tp-linkwdr8500無線路由器，支持802.11ac4x4mu-mimo規(guī)格，最高雙向傳輸速度可達(dá)1750mbps。

兩個相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析都需要保持同步性。控制計算機(jī)通過do板卡向相機(jī)發(fā)出同步脈沖信號，觸發(fā)相機(jī)實現(xiàn)圖像同步采集。圖像采集計算機(jī)獲取到兩個相機(jī)的數(shù)據(jù)后，各自從0開始獨立編號，例如a0，a1，…，an和b0，b1，…，bn。兩個相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)，若編號數(shù)字相同，則表示同一時刻采集。

控制計算機(jī)和圖像采集計算機(jī)之間按照tcp/ip協(xié)議通信。一般是建立一個tcp連接作為數(shù)據(jù)傳輸通道。而選用4x4mu-mimo規(guī)格的無線路由器，理論上支持多個設(shè)備同時傳輸數(shù)據(jù)，即支持多個數(shù)據(jù)通道。因此，為充分利用設(shè)備的傳輸能力，考慮在控制計算機(jī)和圖像采集計算機(jī)之間建立多個tcp連接。而同一時刻只有兩個相機(jī)同步產(chǎn)生的兩幀圖像數(shù)據(jù)，因此需要將其按一定大小切分成多個數(shù)據(jù)段之后，再通過多個通道并行傳輸。

在圖像采集計算機(jī)和控制計算機(jī)上分別運行發(fā)送端、接收端軟件。軟件啟動后，接收端主動向發(fā)送端發(fā)起多個tcp連接。連接成功后，為每一個連接創(chuàng)建一個工作線程，用以獨立并行接收數(shù)據(jù)。相應(yīng)的，發(fā)送端也為每一個連接創(chuàng)建一個工作線程，用以獨立并行發(fā)送數(shù)據(jù)。

發(fā)送端獲取到a、b相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)后，將其切分成多個數(shù)據(jù)段并存放在待發(fā)送隊列中。考慮a、b相機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸同步性，其切分后的數(shù)據(jù)段在隊列中交叉排列。多個發(fā)送線程依次取出隊列中的數(shù)據(jù)段進(jìn)行發(fā)送。

由于多個數(shù)據(jù)通道并行傳輸，接收端多個接收線程收到數(shù)據(jù)段的時間存在不確定性。因此，接收端為每一幀圖像數(shù)據(jù)單獨建立一個接收隊列。根據(jù)段數(shù)據(jù)的頭信息，按順序?qū)⑵浞湃胂鄳?yīng)的隊列中。當(dāng)隊列中全部段數(shù)據(jù)都完成接收后，即可將數(shù)據(jù)合并成原圖像數(shù)據(jù)。

發(fā)送端和接收端中，多個線程均采用同步鎖進(jìn)行控制，保證任意時刻只有一個線程對數(shù)據(jù)隊列進(jìn)行讀寫，避免沖突，確保并發(fā)訪問數(shù)據(jù)的正確性。

除了傳輸圖像數(shù)據(jù)之外，控制計算機(jī)還需要設(shè)置相機(jī)的參數(shù)并控制其工作狀態(tài)。因此，增加另一條通道用來參數(shù)數(shù)據(jù)和控制指令。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明設(shè)計一種高速攝像技術(shù)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)動平臺上圖像高速并行采集傳輸方法，包括以下步驟：第一，在轉(zhuǎn)臺上布置兩臺視覺導(dǎo)航相機(jī)，布置一臺迷你電腦主機(jī)作為圖像采集計算機(jī)，圖像采集計算機(jī)通過網(wǎng)線與橋接無線路由器相連接；第二，控制計算機(jī)通過網(wǎng)線與主無線路由器相連接，控制計算機(jī)通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)與兩臺視覺導(dǎo)航相機(jī)相連接；第三，主無線路由器與橋接無線路由器之間通過WIFI信號橋接；第四，在圖像采集計算機(jī)和控制計算機(jī)上分別運行發(fā)送端、接收端軟件。本發(fā)明通過無線WIFI傳輸技術(shù)和圖像同步技術(shù)，將數(shù)據(jù)通過并行傳輸，實現(xiàn)所需的帶寬，從而建立一種高速傳輸系統(tǒng)用于相機(jī)指令控制及圖像傳輸。本發(fā)明設(shè)計合理，適用于高速攝像技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計。

技術(shù)研發(fā)人員：胡寅武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海楊思信息科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.17
技術(shù)公布日：2017.08.18