配置多个摄像头进行同步拍摄
什么是同步拍摄？
同步拍摄是指两台或以上的摄像头同时捕捉图像；我们对“同时”的定义是指摄像头必须在几微米的时间差内开始曝光每组图像。 为实现此目的，我们展示了如何利用主摄像头的频闪（摄像头开始捕捉图像时默认出现频闪）通过一台“主”摄像头触发另一台或多台“副”摄像头。 这也可以确保副摄像头的帧率与主摄像头的帧率相同。
注意：同步拍摄的替代方法是通过外部硬件触发器（例如，功能生成器）触发所有摄像头。 任何提供 3.3 或 5 V 方波 TTL 信号的硬件触发器都可以触发摄像头。 这一应用的注意事项未明确说明外部硬件触发器的配置，但使用外部硬件触发器的用户可以将其视为主要摄像头，然后按照本文中提到的物理布局部分进行操作（如果使用上拉电阻，可以忽略，因为外部硬件触发器不需要）。
配置同步拍摄
配置同步拍摄有两个步骤：
- 连接摄像头的 GPIO 针脚，在摄像头之间建立物理连接。
- 使用 SDK 演示应用或代码配置每台摄像头的输入和输出。
第 1 步 - 连接摄像头
第一步是在摄像头之间建立物理连接。 方法因使用的摄像头而异。
Blackfly S (BFS)
BFS 摄像头配有一个 6 针 GPIO。 BFS GPIO 同时配备一个非隔离输出和一个光电隔离输出。 如果如下例所述使用光电隔离输出，主摄像头需要一个上拉电阻来增强它的闪光灯信号。
| 图 | 颜色 | 针脚 | 线 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
|
| 绿色 | 1 | 3 | VAUX | 辅助输入电压 (DC) |
| GPI | 非隔离输入 | ||||
| 黑色 | 2 | 0 | OPTOIN | 光电隔离输入 | |
| 红色 | 3 | 2 | VOUT | 摄像头电源输出 | |
| GPIO | 非隔离输入/输出 | ||||
| 白色 | 4 | 1 | OPTOOUT | 光电隔离输出 | |
| 蓝色 | 5 | 不适用 | 光电 GND | 光电隔离地线 | |
| 棕色 | 6 | 不适用 | 地线 | 摄像头电源地线 |
要配置 BFS 的主摄像头和副摄像头：
- 将主摄像头的第 4 针（白线，光电隔离输出）连接到每个副摄像头的第 1 针（绿线，非隔离输入）。
- 将主摄像头的第 5 针（蓝线，光电隔离地线）连接到每个副摄像头的第 6 针（棕线，地线）。
要配置所需的上拉电阻以增强信号：
- 将 10 kΩ 电阻的一端连接到主摄像头的第 3 针（红线，3.3 V 输出）。
- 将电阻的另一端连接到主摄像头的第 4 针（白线）以及每个副摄像头的第 1 针（绿线）。
- 将主摄像头的第 6 针（棕线）连接到每个副摄像头的第 6 针（棕线）。 注意：副摄像头的第 6 针已连接到主摄像头的第 5 针。
Blackfly (BFLY)
BFLY 摄像头使用一个 6 针 GPIO 连接器。 BFLY GPIO 只有光电隔离输出针脚，因此主摄像头需要上拉电阻来增强其闪光灯信号。
| 图 | 颜色 | 针脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
|
| 绿色 | 1 | VEXT | +12 V DC 摄像头电源 |
| 黑色 | 2 | I0 | 光电隔离输入 (GPIO 0) | |
| 红色 | 3 | NC / +3.3 V | +3.3 V 输出。 电流 120 mA（标称）。 固件已启用 (OUTPUT_VOLTAGE_ENABLE: 19D0h) | |
| 白色 | 4 | O1 | 光电隔离输出 (GPIO 1) | |
| 蓝色 | 5 | OPTO_GND | 光电隔离 I/O 的地线，不连接摄像头地线 | |
| 棕色 | 6 | 地线 | DC 摄像头电源地线 |
要配置 BFLY 的主摄像头和副摄像头：
- 将主摄像头的第 4 针（白线，光电隔离输出）连接到每个副摄像头的第 2 针（黑线，光电隔离输入）。
- 将主摄像头的第 5 针（蓝线，光电地线）连接到每个副摄像头的第 5 针（蓝线，光电地线）。
要配置所需的上拉电阻以增强信号：
- 将 460 Ω 电阻的一端连接到主摄像头的第 3 针（红线，3.3 V 输出）。
- 将电阻的另一端连接到主摄像头的第 4 针（白线）以及每个副摄像头的第 2 针（黑线）。
- 将主摄像头的第 6 针（棕线）连接到每个摄像头的第 5 针（蓝线）。 注意：副摄像头的第 5 针已连接到主摄像头的第 5 针。
Chameleon 3 (CM3)
CM3 使用 9 针 GPIO。 它有两个非光电输入/输出针脚，可用作输入或输出。 非光电针脚不需要结合上拉电阻来增强闪光灯信号。 此示例使用非光电针脚。
| 图 | 颜色 | 针脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
 | 红色 | 1 | VEXT | 允许摄像头使用外部 5 - 24 VDC 电源 |
| 黑色 | 2 | 地线 | 输入/输出地线，VEXT，+3.3 V 针脚 | |
| 白色 | 3 | +3.3 V | 外部电路电源，在最高 150 mA 时熔断 | |
| 绿色 | 4 | GPIO3 / Line3 | 输入/输出 | |
| 紫色 | 5 | GPIO2 / Line2 | 输入/输出 | |
| 黑色 | 6 | 地线 | 输入/输出地线，VEXT，+3.3 V 针脚 | |
| 棕色 | 7 | OPTO_GND | 光电隔离 IO 针脚地线 | |
| 橙色 | 8 | OPTO_OUT / Line1 | 光电隔离输出 | |
| 黄色 | 9 | OPTO_IN / Line0 | 光电隔离输入 |
要配置 CM3 的主摄像头和副摄像头：
- 将主摄像头的第 5 针（紫线，输出）连接到每个副摄像头的第 4 针（绿线，输入）。
- 将主摄像头的第 6 针（黑线，地线）连接到每个副摄像头的第 6 针（黑线，地线）。
Flea3 (FL3) 和 Grasshopper3 (GS3)
FL3 和 GS3 均使用 8 针 GPIO。 它们有两个非光电输入/输出针脚，可用作输入或输出。 非光电针脚不需要结合上拉电阻来增强闪光灯信号。 此示例使用非光电针脚。
| 图 | 颜色 | 针脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
 | 黑色 | 1 | I0 | 光电隔离输入（默认触发位置） |
| 白色 | 2 | O1 | 光电隔离输出 | |
| 红色 | 3 | IO2 | 输入/输出/串行传输 (TX) | |
| 绿色 | 4 | IO3 | 输入/输出/串行接收 (RX) | |
| 棕色 | 5 | 地线 | 双向 IO 地线， VEXT，+3.3 V 针脚 | |
| 蓝色 | 6 | OPTO_GND | 光电隔离 IO 针脚地线 | |
| 橙色 | 7 | VEXT | 允许摄像头使用外部电源 | |
| 黄色 | 8 | +3.3 V | 电源外部电路，最高 150 mA |
要配置 FL3 或 GS3 的主摄像头和副摄像头：
- 将主摄像头的第 3 针（红线，输出）连接到每个副摄像头的第 4 针（绿线，输入）。
- 将主摄像头的第 5 针（棕线，地线）连接到每个副摄像头的第 5 针（棕线，地线）。
Oryx (ORX)
BFS 摄像头配有一个 12 针 GPIO。 它有两个非光电输入/输出针脚，可用作输入或输出。 非光电针脚不需要结合上拉电阻来增强闪光灯信号。 此示例使用非光电针脚。
| 颜色 | 针脚 | 线 | 功能 | 说明 | |
|---|---|---|---|---|---|
 | 黑色 | 1 | 不适用 | 地线 | DC 摄像头电源地线 |
| 白色 | 2 | 不适用 | 电源 | DC 摄像头电源 | |
| 红色 | 3 | 线 1 | GPIO_OPT_OUT1 | 光电隔离输出 (GPO1) | |
| 绿色 | 4 | 线 4 | GPIO_OPT_OUT2 | 光电隔离输出 (GPO2) | |
| 橙色 | 5 | 线 0 | GPIO_OPT_IN1 | 光电隔离输入 (GPI1) | |
| 蓝色 | 6 | 线 3 | GPIO_OPT_IN2 | 光电隔离输入 (GPI2) | |
| 白/黑条纹 | 7 | 线 2 | GPIO_TTL_IO3 | TTL 输入/输出 3* | |
| 红/黑条纹 | 8 | 线 5 | GPIO_TTL_IO4 | TTL 输入/输出 4* | |
| 绿/黑条纹 | 9 | 不适用 | 地线 | DC 摄像头电源地线 | |
| 橙/黑条纹 | 10 | 不适用 | 电源 | DC 摄像头电源 | |
| 蓝/黑条纹 | 11 | 线 6 | 3.3 V 输出 | +3.3 V 输出，电流 120 mA（标称）- 固件启用 | |
| 黑/白条纹 | 12 | 不适用 | OPTO_GND | 光电隔离 I/O 的地线，不连接摄像头地线 | |
| *当配置为输出线格式是漏极开路而不是 TTL 时。 用户应该附加其自己的外部上拉电阻。 | |||||
要配置 ORX 的主摄像头和副摄像头：
- 将主摄像头的第 7 针（白/黑条纹线，输出）连接到每个副摄像头的第 8 针（红/黑条纹线，输入）。
- 将主摄像头的第 9 针（绿/黑条纹线，地线）连接到每个副摄像头的第 9 针（绿/黑条纹线，地线）。
Firefly-DL (FFY-DL)
Firefly DL 使用 6 针 GPIO。 它只有两个非光电针脚，可用作输入或输出。 非光电针脚不需要上拉电阻来增强闪光灯信号。
| 图 | 颜色 | 针脚 | 线 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
|
| 橙色 | 1 | 线 0 | GPIO0 | 用于 1.8V UART 的非绝缘输入/输出 TXD（输出） |
| 黑色 | 2 | 线 1 | GPIO1 | 用于 1.8V UART 的非绝缘输入/输出 TXD（输出） | |
| 白色 | 3 | 线 2 | GPIO2 | 非绝缘输入/输出 | |
| 绿色 | 4 | 线 3 | GPIO3 | 非绝缘输入/输出 | |
| 棕色 | 5 | 不适用 | 地线 | 摄像头电源地线 | |
| 红色 | 6 | 不适用 | Vout | 摄像头电源输出 |
要配置 ORX 的主摄像头和副摄像头：
1. 将主摄像头的第 3 针（白线，输出）连接到每个副摄像头的第 4 针（绿线，输入）
2. 将主摄像头的第 5 针（棕线，地线）连接到每个副摄像头的第 5 针（棕线，地线）
第 2 步 - 配置摄像头
对各摄像头进行物理连接后，使用 SDK 的演示程序或写入代码来配置 GPIO 线。
使用 SpinView
SpinView 是随 Spinnaker SDK 提供的演示程序。
对于主摄像头：
- 打开 SpinView。
- 选择摄像头。
- 在功能选项卡上，单击数字 IO 控制。
- 设置
- CM3、FL3、GS3、FFY-DL 和 ORX 摄像头的输出线，从线选择下拉菜单中选择行 2，并将线模式设置为输出。
- 对于 BFS 摄像头，从线选择下拉菜单中选择行 1，然后将线模式设置为输出。
- 对于 BFS 和 BFLY 摄像头，请启用 3.3V 线
- 对于 BFS 摄像头，请从线选择下拉菜单中选择行 2，并勾选 3.3V 启用复选框。
- 对于 BFLY 摄像头，请将 3.3V 启用设置为真
- （可选） 在用户设置中保存设置：
- 单击用户设置控制。
- 从用户设置选择器下拉列表中，选择用户设置 0 或用户设置 1。
- 单击用户设置保存。
- （可选）从用户默认设置下拉菜单中，选择用户设置 0 或用户设置 1。这样确保摄像头启动时加载该用户设置。
对于每台副摄像头：
- 打开 SpinView 并选择摄像头。
- 选择 GPIO 选项卡。
- 设置触发源
- 对于 BFS、CM3、FL3、FFY-DL 和 GS3 摄像头，请从触发源下拉菜单中，选择线 3。
- 对于 ORX 摄像头，请从触发源下拉菜单中，选择线 5。
- 对于 ORX 摄像头，请从触发源下拉菜单中，选择线 0
- 从触发重叠拉列表中，选择读出。
- 从触发模式下拉列表中，选择开启。
- （可选）在用户设置中保存设置：
-
- 单击用户设置控制。
- 从用户设置选择器下拉列表中，选择用户设置 0 或用户设置 1。
- 单击用户设置保存。
- （可选）从用户默认设置下拉菜单中，选择用户设置 0 或用户设置 1。这样确保摄像头启动时加载该用户设置。
要开始流式传输，选择每个摄像头并单击 Play。 
使用 FlyCap2 (BFLY, FL3, GS3, CM3)
FlyCap2 是随 FlyCapture2 SDK 提供的演示程序。
对于主摄像头：
- 打开 FlyCap2，选择摄像头并单击配置选定内容。
- 仅针对 BFLY 摄像头，启用 3.3 V 线（红色）：
- 在摄像头控制对话框中，选择摄像头寄存器选项卡。
- 输入寄存器码 19D0h (OUTPUT_VOLTAGE_ENABLE) 并单击读取寄存器。
- 将位 31 设置为 1。
- 单击写入寄存器。
- 针对所有摄像头，启用闪光灯：
- 选择触发/闪光灯选项卡。
- 仅针对 BFLY 摄像头，启用 GPIO1 的闪光灯。
针对其他所有摄像头，启用 GPIO2 的闪光灯。
- 保存设置：
- 选择高级摄像头设置选项卡。
- 选择一个内存通道（1 或 2）。
- 单击保存。
对于每台副摄像头：
- 打开 FlyCap2，选择摄像头并单击配置选定内容。
- 在摄像头控制对话框中，选择触发/闪光灯选项卡。
- 仅针对 BFLY 摄像头，将源设为 0。
针对其他所有摄像头，将源设为 3。 - 将 Mode 设为 0 或 14。 （并非所有型号都支持触发模式 14。）
- 选择启用/禁用触发。
- 保存设置：
- 选择高级摄像头设置选项卡。
- 选择一个内存通道（1 或 2）。
- 单击保存。
开始同时保存图像
在配置主摄像头和副摄像头后，即可开始保存同步的图像。
注意：如果以高带宽保存图像，我们建议使用控制台应用代替 SpinView 或 FlyCap2。 有关详细信息，请参见以高带宽保存图像。
对于 SpinView 和 FlyCap2：
- 确保主摄像头的触发模式已打开。
- 在主摄像头的流式传输窗口中，单击录制按钮。
- 根据需要修改录制设置。
- 单击开始录制按钮。
- 使录制窗口保持打开状态。
- 对于副摄像头，重复第 1 步至第 5 步。
- 关闭主摄像头的触发模式。 这将启动两台摄像头的拍摄。
使用自定义模式
Spinnaker SDK 和 FlyCapture2 SDK 都附有示例代码。 可以结合这两个示例代码的元素来配置多台摄像头。
| SDK | 示例 | 位置 |
|---|---|---|
| Spinnaker SDK | AcquisitionMultipleCamera Trigger | \src\ of the SDK directory Example: C:\Program Files\Point Grey Research\Spinnaker\src |
| FlyCapture2 SDK | MultipleCameraEx AsyncTriggerEx | \src\ of the SDK directory Example: C:\Program Files\Point Grey Research\FlyCapture2\src |
在上述示例配置中，FL3、GS3 和 CM3 对其闪光灯输出使用可切换的输入/输出 GPIO 针脚。 使用这些摄像头进行同步拍摄时，必须打开闪光灯。 如果要开启频闪，请使用以下代码创建一个 StrobeControl 结构实例：
StrobeControl strobe;
strobe.source = 2;
error = cam.GetStrobe(&strobe);
strobe.onOff = true;
error = cam.SetStrobe(&strobe);
故障排除
副摄像头拍摄图像时的帧率是主摄像头的一半
原因：副摄像头未使用重叠触发
解决方案：在副摄像头上，切换到使用“触发重叠”，如上所述。 并非所有摄像头型号都支持“触发重叠”（触发模式 14）。 要确定其是否受支持，请参阅摄像头的技术参考，可从摄像头支持页面获得。
有关触发模式的更多信息以及重叠触发和非重叠触发之间的区别，请参阅以下知识库文章：
副摄像头以非常低的帧率拍摄图像
原因：摄像头的曝光（快门）值太大。
解决方案：可以调整曝光（快门）时间。
- 在 SpinView 中 - 在 Settings 选项卡上
- 在 FlyCap2 中 - 在摄像头控制对话框的摄像头设置选项卡上。
我无法正确触发多个辅助摄像头
原因：仅使用一台副摄像头对上面所示的物理设置进行了测试；我们无法保证它们适用于多台副摄像头。
解决方案：修改上拉电阻设置，使之适应其他摄像头。