多相机同步曝光及GPS时间校正的处理与实现

    随着摄影测量的不断发展，相机摄影被广泛应用到飞艇、无人机、室内定轨等空中测量领域中，并且有着广泛的应用前景。因此，以飞艇、无人机、室内定轨等为遥感平台、普通数码相机为主要遥感器件的低空摄影测量成为国内外遥感与摄影测量领域的热点问题。由于遥感平台高度的限制，一次所获单幅摄像覆盖范围一般不大。为了扩大摄像视场范围，及时、准确、全面地反映出整个区域的情况，需要采用多相机对地面同一坐标同时拍摄，大大增加了摄像覆盖范围。

    目前，市场上应用的同步曝光控制模块大多数是通过单片机控制多相机同步曝光，对于相机完成曝光后每台相机的完成情况不能够全面地反映出来，这样对相机的漏拍、延迟拍摄不能够进行及时处理，容易造成相机图像的缺失，并且时间显示功能不准确，不能与ＧＰＳ时间相同步，从而影响后期的数据处理。

    基于以上的缺点，本文介绍新型的相机同步曝光控制模块，以单片机为核心控制多台相机同步曝光，捕捉相机曝光的反馈信号并进行及时处理，并且通过外部中断，对同步控制模块进行ＧＰＳ时间校正，进一步增加了模块的稳定性。

    １　同步曝光模块硬件电路设计

    １．１　硬件电路设计

    如图１所示，单片机的时间信息接收模块接收ＧＰＳ时间接收机的时间信息和时间脉冲，ＲＴＣ（实时时钟）芯片连接单片机的ＲＴＣ模块，单片机曝光信号控制模块控制４路（代替多路相机说明，下同）相机的曝光部分，４路相机反馈信号连接单片机的反馈信号检测模块。

    ２　多相机同步曝光及曝光反馈信号的软件部分处理与实现

    ２．１　多相机同步曝光的实现

    单片机接收到外部请求曝光信号时，４路管脚立即动作并延时，由于相机曝光的动作有机械延时，只有当单片机４路管脚延时的时间大于相机的机械动作时间时４路相机才发生曝光动作。如果相机未发生曝光动作，程序立即返回并重新请求曝光。具体流程如图２所示。

    ２．２　多相机同步曝光反馈信号的处理与实现

    ２．２．１　多相机同步曝光反馈信号的处理

    相机发生曝光动作，单片机捕捉相机曝光后的反馈信号，通过逻辑运算将多路反馈信号反映到反馈信号标志（ＣＡＭ＿ＭＡＲＫ），如果４路相机全部曝光并且曝光的最快反馈信号与最慢反馈信号的时差很短，则认为达到预期效果并结束循环；如果４路相机全部曝光，但是捕捉到的最快反馈信号与最慢反馈信号时差很长，则认为４路相机曝光不同步，返回循环并重新补拍；如果未完全捕捉到４路相机的反馈信号，则认为４路相机未完全曝光，返回循环并重新补拍。具体流程如图３所示。