專利名稱：用于大數(shù)量攝像頭陣列標(biāo)定的圖像采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機多媒體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及計算機視覺和攝像頭的標(biāo)定背景技術(shù)Internet上使用的一個關(guān)鍵的底層協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議，通常稱IP協(xié)議。利用這個共同遵守的通信協(xié)議，從而使Internet成為一個允許連接不同類型的計算機和不同操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。通信協(xié)議正像兩臺計算機交換信息所使用的共同語言，它規(guī)定了通信雙方在通信中所應(yīng)共同遵守的約定。
TCP協(xié)議被稱作一種端對端協(xié)議。這是因為它為兩臺計算機之間的連接起了重要作用當(dāng)一臺計算機需要與另一臺遠程計算機連接時，TCP協(xié)議會讓它們建立一個連接、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)以及終止連接。傳輸控制協(xié)議TCP協(xié)議利用重發(fā)技術(shù)和擁塞控制機制，向應(yīng)用程序提供可靠的通信連接，使它能夠自動適應(yīng)網(wǎng)上的各種變化。即使在Internet暫時出現(xiàn)堵塞的情況下，TCP也能夠保證通信的可靠。
攝像頭的標(biāo)定是指通過不同攝像頭對處于靜止的基準(zhǔn)物體采集圖像(在整個過程中攝像頭位置不能移動)，及對采集的圖像進行處理，從而得到攝像頭的參數(shù)的過程。該過程是利用攝像頭采集圖像/視頻，進行計算機視覺、圖形學(xué)研究的必須步驟。
其中，攝像頭的參數(shù)包括內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)。內(nèi)參數(shù)包括A=fx0px0fypy001,d=d1d2d3d4]]>其中A為攝像頭的內(nèi)參數(shù)矩陣，(fx,fy)為攝像頭(x，y)方向的放大倍數(shù)，(px,py)為攝像頭拍攝圖像的中心點坐標(biāo)。d通常被稱為扭曲向量，是表示攝像頭圖像扭曲程度的l×4的向量。以上的這些量不隨攝像頭位置改變而改變，故被稱為攝像頭內(nèi)參數(shù)。
外參數(shù)包括攝像頭相對世界坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)矩陣R，以及攝像頭平移向量t。這些參數(shù)都會隨著攝像頭的位置改變而變化，所以被稱為攝像頭的外參數(shù)。在計算機圖形學(xué)和視覺的研究中，真正有用的參數(shù)不是(R，t)，而是攝像頭于基準(zhǔn)攝像頭之間的相對位置(R′，t′)。(R′，t′)與(R，f)的關(guān)系為R′=R0-1R,t′=t-R0-1t0]]>其中(R0，t0)為基準(zhǔn)攝像頭的外參數(shù)。
一般大型攝像頭陣列標(biāo)定系統(tǒng)包括攝像頭陣列，基準(zhǔn)物，多臺用于采集基準(zhǔn)物的計算機(以下簡稱采集PC)，每臺采集PC通過USB或者1394口連接攝像頭陣列中的數(shù)個攝像頭。
目前國際上較為通用的基準(zhǔn)物體通常為一個由人手持的具有國際象棋棋盤圖案的紙板，上述標(biāo)定系統(tǒng)的圖像采集方法，包括以下步驟1)由人手持設(shè)置紙板的位置和角度；2)各個計算機分別控制與其相連的攝像頭對所述紙板進行圖像采集，得到一組圖像，并將圖像存入與其相應(yīng)的文件夾；3)變換所述紙板的位置和角度(即變換基準(zhǔn)物體和攝像頭之間的距離和角度)，再對紙板進行圖像采集，得到多組圖像。
如前所述的標(biāo)定圖像的采集過程中，標(biāo)定用紙板通常是通由人手持。目前很多圖形學(xué)的研究中，經(jīng)常會用到數(shù)十甚至數(shù)百攝像頭組成的攝像頭陣列。而由于計算機主線帶寬問題，這些攝像頭不可能連接在同一臺計算機上。由于紙板由人手持，如果各個攝像頭不能在同一時刻采集圖像，則會給標(biāo)定結(jié)果帶來較大誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種新的用于大數(shù)量攝像頭陣列標(biāo)定的圖像采集方法，可以有效解決多臺計算機標(biāo)定圖像采集中的同步問題，提高攝像機標(biāo)定的精確度。
本發(fā)明提出的用于大數(shù)量攝像頭陣列標(biāo)定的圖像采集方法，其特征在于，用于本方法的大型攝像頭陣列的標(biāo)定系統(tǒng)包括攝像頭陣列，基準(zhǔn)物，多臺用于采集基準(zhǔn)物的計算機(以下簡稱采集PC)，控制服務(wù)器，攝像頭陣列中的數(shù)個攝像頭通過USB或者1394口連接采集PC，控制服務(wù)器和采集PC之間用以太網(wǎng)相連；所述定標(biāo)系統(tǒng)的圖像采集方法，包括以下步驟1)采集PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接；2)設(shè)置紙板的位置和角度(一般由人手持)；3)控制服務(wù)器控制各個采集PC與其相連的攝像頭在同一時刻對所述紙板進行圖像采集，得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像；4)變換所述紙板的位置和角度(即變換基準(zhǔn)物體和攝像頭之間的距離和角度)再重復(fù)步驟3)對紙板進行圖像采集，最后得到多組圖像。
上述步驟1)中PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接方法，包括以下步驟(11)控制服務(wù)器監(jiān)聽從采集PC發(fā)來的TCP/IP連接請求；(12)各個采集PC向控制服務(wù)器發(fā)出TCP/IP連接請求；(13)控制服務(wù)器收到采集PC的連接請求，和各個采集PC建立TCP/IP連接。
上述步驟3)中得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像方法，包括以下步驟
7)控制服務(wù)器向所有采集PC發(fā)送同步時間戳(以毫秒為單位)；8)各個采集PC收到控制服務(wù)器發(fā)送的時間戳，用該時間戳更新本機時間戳，完成各個采集PC間的時間戳同步；9)各個采集PC通知控制服務(wù)器同步操作完成；10)待收到所有采集PC同步操作完成的通知后，控制服務(wù)器向所有采集PC發(fā)送采集圖像的時間戳(同樣以毫秒為單位)；11)各個采集PC收到該采集圖像的時間戳后，且當(dāng)各個采集PC的時間戳達到該采集圖像的時間戳?xí)r，該采集PC控制與其相連的攝像頭進行同步采集，得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像，并將圖像存入與其相應(yīng)的文件夾；12)各個采集PC通知控制服務(wù)器，采集完成。
本發(fā)明原理本發(fā)明通過在一次圖像采集過程中，控制服務(wù)器和采集PC之間的兩次TCP/IP通信，自動完成不同采集PC之間圖像的同步采集。
本發(fā)明優(yōu)點1)多臺采集PC向控制服務(wù)器發(fā)出TCP/IP連接請求；用TCP/IP通信的方法自動的完成各個攝像頭之間的同步采集，節(jié)省人工對各個計算機的操作；2)高精度的同步，精確度為毫秒量級，降低了由采集帶來的標(biāo)定誤差。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了一種大規(guī)模攝像頭陣列的標(biāo)定圖像采集方法，結(jié)合具體實施例詳細說明如下本實施例的大型攝像頭陣列的標(biāo)定系統(tǒng)包括由24個攝像頭組成的陣列，6臺用于采集基準(zhǔn)物的計算機(采集PC)，基準(zhǔn)物為國際上較為通用的具有國際象棋棋盤圖案的紙板。
本實施例的控制服務(wù)器配置CPUIntel PIV 2.8GHz內(nèi)存512M操作系統(tǒng)RedHat 4 AS Linux Server控制服務(wù)器BBNC Control Server本實施例中的采集PC的配置CPUIntel PIV dual-3.0GHz內(nèi)存512M操作系統(tǒng)Windows XP采集程序BBNC Multicapture
本實施例中，每臺采集PC通過1394連接口連接4個1394攝像頭。共24個攝像頭連接于6臺采集PC之上。采集PC和控制服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)為千兆以太網(wǎng)。
本實施例的圖像采集方法的步驟如下1)PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接控制服務(wù)器監(jiān)聽從采集PC發(fā)來的TCP/IP連接請求；6臺采集PC分別向控制服務(wù)器發(fā)出TCP/IP連接請求；控制服務(wù)器收到采集PC的連接請求，和6臺采集PC建立TCP/IP連接；2)設(shè)置紙板的位置和角度；3)控制服務(wù)器控制各個計算機與其相連的攝像頭同時對所述紙板進行圖像采集，得到一組圖像；具體方法為；控制服務(wù)器向6臺采集PC發(fā)送同步時間戳(以毫秒為單位)；各臺采集PC收到控制服務(wù)器發(fā)送的時間戳，用該時間戳更新本機時間戳，完成6臺采集PC間的時間戳同步；采集PC通知控制服務(wù)器同步操作完成；待收到6臺采集PC同步操作完成的通知后，控制服務(wù)器向6臺采集PC發(fā)送采集圖像的時間戳(同樣以毫秒為單位)；6臺采集PC收到該采集圖像的時間戳后，且當(dāng)采集PC時間戳達到該采集圖像的時間戳?xí)r，每臺采集PC控制與其相連的4個攝像頭進行同步采集，并將圖像存入與其相應(yīng)的文件夾；6臺采集PC通知控制服務(wù)器，采集完成；一組圖像的采集完成；4)變換所述紙板的位置和角度(即變換基準(zhǔn)物體和攝像頭之間的距離和角度)再重復(fù)步驟3)的方法對紙板進行圖像采集，得到45組圖像。
權(quán)利要求
1.用于大數(shù)量攝像頭陣列標(biāo)定的圖像采集方法，其特征在于，用于該方法的大型攝像頭陣列的標(biāo)定系統(tǒng)包括攝像頭陣列、基準(zhǔn)物、多臺用于采集基準(zhǔn)物的采集計算機、控制服務(wù)器，其中，攝像頭陣列中的數(shù)個攝像頭通過USB或者1394口連接采集計算機，控制服務(wù)器和采集計算機之間通過以太網(wǎng)相連；所述定標(biāo)系統(tǒng)的圖像采集方法，包括以下步驟1)采集PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接；2)設(shè)置紙板的位置和角度；3)控制服務(wù)器控制各個采集PC與其相連的攝像頭在同一時刻對所述紙板進行圖像采集，得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像；4)變換所述紙板的位置和角度，再重復(fù)步驟3)對紙板進行圖像采集，最后得到多組圖像。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟1)中PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接方法，包括以下步驟(11)控制服務(wù)器監(jiān)聽從采集PC發(fā)來的TCP/IP連接請求；(12)各個采集PC向控制服務(wù)器發(fā)出TCP/IP連接請求；(13)控制服務(wù)器收到采集PC的連接請求，和各個采集PC建立TCP/IP連接。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3)中得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像方法，包括以下步驟1)控制服務(wù)器向所有采集PC發(fā)送同步時間戳(以毫秒為單位)；2)各個采集PC收到控制服務(wù)器發(fā)送的時間戳，用該時間戳更新本機時間戳，完成各個采集PC間的時間戳同步；3)各個采集PC通知控制服務(wù)器同步操作完成；4)待收到所有采集PC同步操作完成的通知后，控制服務(wù)器向所有采集PC發(fā)送采集圖像的時間戳(同樣以毫秒為單位)；5)各個采集PC收到該采集圖像的時間戳后，且當(dāng)各個采集PC的時間戳達到該采集圖像的時間戳?xí)r，該采集PC控制與其相連的攝像頭進行同步采集，得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像，并將圖像存入與其相應(yīng)的文件夾；6)各個采集PC通知控制服務(wù)器，采集完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于大數(shù)量攝像頭陣列標(biāo)定的圖像采集方法，屬于計算機多媒體技術(shù)領(lǐng)域。該方法，包括采集PC和控制服務(wù)器建立TCP/IP連接；設(shè)置紙板的位置和角度；控制服務(wù)器控制各個采集PC與其相連的攝像頭在同一時刻對所述紙板進行圖像采集，得到所有攝像頭所采集的同一時刻的一組圖像；變換所述紙板的位置和角度，再重復(fù)步驟3)對紙板進行圖像采集，最后得到多組圖像。本發(fā)明方法可以有效解決多臺計算機標(biāo)定圖像采集中的同步問題，提高攝像機標(biāo)定的精確度。
文檔編號H04L29/06GK1988545SQ20061016557
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者戴瓊海, 韓準(zhǔn), 劉燁斌 申請人:清華大學(xué)