技术领域
[0001] 本
发明涉及数字
图像处理领域，特别是涉及一种基于LED灯的相机对时系统。
背景技术
[0002] 数字图像相对其他
传感器有直观、观测点多(对相机而言，
像素数即为观测点数)、技术进步快和技术成熟等优势，因此近些年来，相机、高速相机、和热红外相机作为观测手段已广泛应用于科学实验研究和工程技术应用中。然而，不同种类的相机有各自的优势。比如，普通商业相机速度(几秒钟一
帧至几赫兹一帧)慢，但像素数(千万像素级别)很高，且能在低速下连续长时间拍摄；高速相机拍摄速度(千赫至兆赫级别)很高，但像素数(几千像素至几百万像素)较低；热红外相机可捕捉实验样品的热信息。因此，为了获取更全面信息，研究者越来越多的采用多种相机联合观测的方案。比如联合使用普通商业相机、高速相机和热红外相机开展实验。
[0003] 基于以上发展背景，由此而产生了多相机对时(或称时间校对、时间同步)的问题。目前常用的多相机对时手段是使用外触发
信号启动相机或相机快
门，从而在第一帧或者某几帧实现对时。该手段的缺点是：1)兼容性差，各种相机的外触发
接口和
电压都可能不同，每次加入新的相机，要设计或购买对应的触发线缆，并转换电压；2)相机间的时间差仍然未知并且无法控制，不同相机对于触发信号的反应时间不同，该反应时间受限于相机的种类和生产厂商，使用者无法控制；而且由于不同的相机快门时间差别很大，导致相机生产厂商仅仅依据自身相机的性能要求进行设计，这就导致不同种类相机对触发信号的反应时间差别很大(可以大到几个数量级)，这就大大影响了低速和高速相机之间的对时
质量；3)能用于对时的时间点很少，采用外触发信号控制相机，往往是利用触发信号中的第一个电脉冲启动连续拍照，因此各个相机之间只有一个对时点；少数相机(低速相机和部分高速相机)可以使用外触发信号触发每一次快门动作(即拍照)，但是不同速度的相机很难共享同一路脉冲信号，比如高速相机使用5kHz的周期脉冲信号，而如此高速的信号，根本无法正常的被低速相机响应。
[0004] 一个解决问题的思路是：所有相机拍摄同一个能显示时间的物体。比如，某种物理信号或者某种时钟。然而现有条件下，该思路并不便利、甚至不可用。因为，触发某种物理信号往往需要人为操作，这会引入误差和不
稳定性；基于表针的钟，在千赫和兆赫的速度下，稳定性很差，不适于高速对时；现有的
电子钟虽然有相对较好的稳定性，但是也有缺点：1)
亮度很低，在高速相机的极短快门时间拍照条件下，几乎不可见；2)有频闪，一般的电子钟是设计用于人眼观看，几十赫兹的频闪并不影响人眼观看，非常常见，然而这种频闪在高速相机下，甚至在低速相机的高速快门拍照下，会发生忽明忽暗的现象，根本无法提供有用的信号；3)普通的电子钟无法提供千赫以上的高精确度和
分辨率的信号；4)普通的电子钟面积太大，对于高速相机而言，为了提高拍照速度，往往尽可能的减少视域面积，而普通电子钟的面积(几厘米乘几厘米)远远大于高速相机为了对时能提供的视域面积。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种基于LED灯的相机对时系统，实现了多个相机之间的准确对时。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0007] 一种基于LED灯的相机对时系统，所述对时系统包括：LED对时灯面板和
控制器；
[0008] 所述LED对时灯面板包括多个LED灯；
[0009] 所述控制器的输出端通过控制数据线与多个所述LED灯的控制端连接；所述控制器用于产生不同
频率的无频闪脉冲信号，并将所述无频闪脉冲信号通过所述控制数据线传输至多个所述LED灯，控制多个所述LED灯的状态；
[0010] 多个相机同时拍摄所述LED对时灯面板，用于在图像处理时实现时间校对。
[0011] 可选的，所述LED对时灯面板还包括：PCB板；
[0012] 多个所述LED灯固定在所述PCB板上。
[0013] 可选的，所述对时系统还包括：外触发器；
[0014] 所述外触发器的输出端通过外界触发信号数据线与所述控制器的输入端连接；所述外触发器用于产生外界脉冲信号，并将所述外界脉冲
信号传输至所述控制器；所述控制器还用于将所述外界脉冲信号转换为外界无频闪脉冲信号，并将所述外界无频闪脉冲信号传输至多个所述LED灯，通过所述控制数据线控制多个所述LED灯的状态。
[0015] 可选的，所述外触发器为信号发生器。
[0016] 可选的，所述LED灯为可见光LED灯或红外LED灯。
[0018] 所述单片机的输入端与所述外触发器的输出端通过外界触发信号数据线连接；所述单片机的输出端通过控制数据线与多个所述LED灯的控制端连接。
[0019] 根据本发明提供的具体
实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0020] 本发明提供的一种基于LED灯的相机对时系统，控制器控制LED对时灯面板显示特定频率的无频闪信号，避免产生忽明忽暗的现象，LED对时灯面板的形状可以灵活设计，使LED对时灯面板尽可能减少相机的视域面积，并且LED对时灯面板的LED灯亮度高，利于相机拍摄到高
精度的、高分辨率的信号，从而实现了多相机之间的准确对时。
附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1为本发明提供的基于LED灯的相机对时系统的结构图；
[0023] 图2为本发明提供的LED对时灯面板的结构图。
[0024] 符号说明：
[0025] 1-LED对时灯面板，2-控制器，3-LED灯，4-外触发器，5-控制数据线，6-外界触发信号数据线。
具体实施方式
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明的目的是提供一种基于LED灯的相机对时系统，实现了多个相机之间的准确对时。
[0028] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0029] 图1为本发明实施例提供的基于LED灯的相机对时系统的结构图，如图1所示，一种基于LED灯的相机对时系统，包括：LED对时灯面板1和控制器2；
[0030] LED对时灯面板1包括多个LED灯3。
[0031] 控制器2的输出端通过控制数据线5与多个LED灯3的控制端连接；控制器2用于产生不同频率的无频闪脉冲信号，并将无频闪脉冲信号通过控制数据线5传输至多个LED灯3，控制多个LED灯3的状态。
[0032] 多个相机同时拍摄LED对时灯面板1，用于在图像处理时实现时间校对。LED灯3具有亮度高，
光谱宽，体积小的优点。LED灯3在同等耗电功率下可以实现几倍甚至几十倍的发光强度，更有利于高速相机拍摄。
[0033] LED灯3可以为可见光LED灯或红外LED灯。当本发明联合使用可见光LED灯和红外LED灯时，实现了可见光相机和红外相机的联合对时，解决了可见光相机和红外相机对时难题，体现了本发明较好的扩展性。
[0034] LED对时灯面板1还包括：PCB板；多个LED灯3固定在PCB板上。
[0035] 如图2所示，本发明实施例提供的LED对时灯面板1的形状和LED灯3的布置可以依据实验和研究要求灵活设计，加工为不同的形状，比如，如有16个LED灯，可以设计为1x16，2x8或者4x4等不同的排布。由于在开展实验研究的过程中，为了尽可能利用相机的分辨率，视域往往非常有限，所以，就要求对时设备尽可能少的遮挡样品，而本发明提供的LED对时灯面板1的面积可以非常小，在实现对时的同时，尽可能少的占用相机的视域。
[0036] 作为一种优选的实施方式，但是不限于该实施方式，本发明的对时系统还包括：外触发器4；外触发器4的输出端通过外界触发信号数据线6与控制器2的输入端连接；外触发器4用于产生外界脉冲信号，并将外界脉冲信号传输至控制器2；控制器2还用于将外界脉冲信号转换为外界无频闪脉冲信号，并将外界无频闪脉冲信号传输至多个LED灯3，通过控制数据线5控制多个LED灯3的状态。优选地，外触发器4为信号发生器。外触发器4可实现外触发启动，有利于增加本系统的通用性。外触发器4还可以连接
数据采集器，数据采集器包括应变采集器、声发射采集器、压
力采集器等，外触发器4产生脉冲信号，并分多路将脉冲信号同步发送到各个系统(相机对时器、应变仪、声发射仪等)，这里的分多路同步发送，相当于广播脉冲信号，各个系统在接收到脉冲信号后开始工作，从而实现了相机与各采集系统之间的对时。
[0037] 控制器2包括：单片机；单片机的输入端与外触发器4的输出端通过外界触发信号数据线6连接；单片机的输出端通过控制数据线5与多个LED灯3的控制端连接。单片机振荡周期稳定，振荡频率可以高达一兆赫至几十兆赫，便于编程设计，体积小，能产生无频闪信号，而且可以通过分频和倍频技术改变频率，大大增加了本发明的
频率范围，使本发明的一种基于LED灯的相机对时系统能够适用于多种速度的相机的对时。
[0038] 优选地，本系统的脉冲信号，可以根据需要编程控制，最简单的方案是，利用编程的数字累加器，并利用每个LED灯作为一个二进制位，显示特定频率下的数字累加之和，从而实现了电子钟的效果。利用编程的数字累加器控制LED的亮与不亮，便于后期在数字图像中进行识别，因为图像中固定
位置的明暗是非常容易检测的，不需要任何复杂的图像处理
算法，易于从图像中提取时间信息。
[0039] 本发明实施例提供的基于LED灯的相机对时系统在应用过程中，多个相机同时拍摄一个LED对时灯面板(如一台高速相机、一台普通商业单反相机和一台红外相机，同时拍摄一个LED对时灯面板)，即可方便直接的使每个相机拍摄到相同的时间信息，从而实现了对时(时间校对)的目的，避免了复杂对时系统可能引入的误差。
[0040] 本发明实施例提供的基于LED灯的相机对时系统结构简单，原理简单，便于实现，利用单片机作为无频闪的，频率稳定的信号源，控制LED灯的显示，实现了多个相机之间的准确对时。
[0041] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0042] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
