图像帧的同步方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉人工智能、图像处理、自动驾驶等技术领域，尤其涉及一种图像帧的同步方法、装置和电子设备及存储介质。

背景技术

当前技术中，基于机械式旋转雷达硬件与相机的零度角对齐，需要相机每帧都要重新计算下一帧触发延迟时间。从而达到相机帧画面与激光雷达点云数据帧信息对齐的效果，方便感知做融合算法，进而全时段、全场景提高判断障碍物的准确性。

发明内容

本公开提供了一种用于图像帧的同步方法、装置、电子设备及存储介质。

根据本公开的第一方面，提供了一种图像帧的同步方法，包括：获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳；获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳；在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步约束条件下，确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值；根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步。

根据本公开的第二方面，提供了一种图像帧的同步装置，包括：第一获取模块，用于获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳；第二获取模块，用于获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳；计算模块，用于在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步约束条件下，确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值；同步模块，用于根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述一方面实施例所述的图像帧的同步方法。

根据本公开第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述一方面实施例所述的图像帧的同步方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述一方面实施例所述的图像帧的同步方法。

通过确定时间戳差值，对点云图和图像进行同步，无需在每一个点云图获取周期对图像采集装置的中心时刻进行计算和调整，可以节约系统资源，增加点云图和图像获取的准确率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1为本公开实施例提供的一图像帧的同步方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的一图像帧的同步方法的的图像采集装置和点云图采集装置的时间节点的示意图；

图3为本公开实施例提供的另一图像帧的同步方法的流程示意图；

图4为本公开实施例提供的另一图像帧的同步方法的流程示意图；

图5为本公开实施例提供的另一图像帧的同步方法的流程示意图；

图6为本公开实施例提供的一图像帧的同步系统的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的一图像帧的同步装置的结构示意图；

图8为根据本公开实施例的图像帧的同步方法的电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

下面参考附图描述本公开实施例的图像帧的同步方法、装置和电子设备。

人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)，是研究使计算机来模拟人生的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科，既有硬件层面的技术，也有软件层面的技术。人工智能硬件技术一般包括计算机视觉技术、语音识别技术、自然语言处理技术以及及其学习/深度学习、大数据处理技术、知识图谱技术等几大方面。

图像处理(image processing)技术，用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值。图像处理技术一般包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。

自动驾驶技术，采用先进的通信、计算机、网络和控制技术，对列车实现实时、连续控制。采用现代通信手段，直接面对列车，可实现车地间的双向数据通信，传输速率快，信息量大，后续追踪列车和控制中心可以及时获知前行列车的确切位置，使得运行管理更加灵活，控制更为有效，更加适应列车自动驾驶的需求。

图1为本公开实施例提供的一种图像帧的同步方法的流程示意图。

如图1所示，该图像帧的同步方法，可包括：

S101，获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳。

在本公开实施例中，图像采集装置可为多种，此处不作任何限定，举例来说，可为相机、录像机、摄像头等。

在进行拍照时，由于图像采集装置存在曝光时间、图像的处理时间等原因，因此，在图像成像前，存在有一定的成像延时。本公开实施例中第一中心时间戳为图像采集装置重启时，第一个成像延时的中间时刻。

需要说明的是，不同的图像采集装置的成像延时可为不同，具体为相机的自身曝光特性和处理器的处理速度决定的，此处不作任何限定。

在本公开实施例中，图2为本公开实施例提供的一图像帧的同步方法的的图像采集装置和点云图采集装置的时间节点的示意图，如图2所示，可通过获取图像采集装置的起始采集时间戳和结束采集时间戳，确定第一中心点时间戳。该第一中心时间戳t

需要说明的是，图像采集装置的安装位置和视场角的中心位置为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

S102，获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳。

在本公开实施例中，点云图采集装置可为多种，此处不作任何限定，举例来说，点云图采集装置可为雷达、点云扫描仪等。

需要说明的是，点云图采集装置在进行点云数据采集时需要进行扫描，具有一定的数据采集周期，此处不作任何限定。可以理解的是，该数据采集周期可根据实际的设计需要或者不同的点云图采集装置而变化。

在本公开实施例中，第二中心点时间戳为点云图采集装置重启时，点云图采集装置的第一个数据采集周期的中心时刻。

如图2所示，可通过获取点云图采集装置的起始采集时间戳和结束采集时间戳，确定第二中心点时间戳。该第二中心时间戳t

在本公开实施例中，为了实现将点云图和图像采集装置的图像进行更好的绑定，点云图采集装置的中心需要与图像采集装置的视场角的中心位置重合，以此可以获取效果更好的点云图。

需要说明的是，点云图采集装置和图像采集装置的采集周期为相同的，以此，才能够实现将点云图和图像进行匹配。

点云图采集装置的安装位置为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

S103，在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步约束条件下，确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值。

需要说明的是，同步约束条件为点云图的采集时刻和图像的采集时刻进行统一为同一时刻，以方便后续进行绑定。举例来说，如图2所示，当t

在本公开实施例中，可通过将第一中心点时间戳和第二中心点时间戳进行相减，以确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值。

S104，根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步。

需要说明的是，根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步的方法可为多种，此处不作任何限定。

可选地，可根据时间戳差值调整图像采集装置的曝光时刻，以实现和点云图采集装置的中心点时间戳为同一时刻，以此达到同步约束条件。

可选地，可根据时间戳差值，确定某时刻点云图采集装置采集的点云图对应的图像采集装置的图像，以实现达到同步约束条件。

在本公开实施例中，首先获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳，然后获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳，而后在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步约束条件下，确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值，最后根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步。通过确定时间戳差值，对点云图和图像进行同步，无需在每一个点云图获取周期对图像采集装置的中心时刻进行计算和调整，可以节约系统资源，增加点云图和图像获取的准确率。

以自动驾驶场景为例，在自动驾驶场景中，车辆可通过设置的车载图像采集装置获取车辆周围的图像数据，同时通过车载雷达获取点云图数据，以此，可以通过获取的图像数据和点云图数据进行融合算法，进而全时段、全场景实现生成点云地图、对障碍物进行判断等功能。在启动时，需要对车载图像采集装置和车载雷达进行同步，可首先获取车载图像采集装置的第一中心点时间戳和车载雷达的第二中心点时间戳，然后在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步约束条件下，确定车载图像采集装置与车载雷达之间的时间戳差值，根据时间戳差值，对车载雷达的点云图和图像采集装置的图像进行同步。

上述实施例中，获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳，还可通过图3进一步解释，该方法包括：

S301，获取重启时图像采集装置的第一初始时间戳。

在本公开实施例中，第一初始时间戳为图像采集装置进行曝光图像采集的初始时刻。

需要说明的是，该第一初始时间戳可为点云图采集装置转动到某个位置时的时刻，该位置可与重启时图像采集装置视场角的中心呈现预设角度。需要说明的是，该预设角度可根据实际的设计需要进行变更。举例来说，该预设角度可为30°。

S302，根据第一初始时间戳和图像采集装置的性能参数，确定图像采集装置的第一中心点时间戳。

在本公开实施例中，可首先获取图像采集装置的相机中间行时间，然后获取图像采集装的相机传感器内部延时和图像处理器(Image Signal Processor，ISP)的处理延时，以及获取图像采集装置的第一曝光时间，最后对第一初始时间戳、中间行时间、内部延时、处理延时和第一曝光时间进行组合运算，确定第一中心点时间戳。以此，可针对不同的图像采集装置的配置，确定第一中心点时间戳，可以提升获取的第一中心点时间戳的准确性，同时提升本方案的实用性。

相机中间行时间、相机传感器内部延时和图像处理器ISP的处理延时为提前设定好的，并可根据实际的图像采集装置种类和设计需要进行变更，此处不作任何限定。

在本公开实施例中，首先获取重启时图像采集装置的第一初始时间戳，然后根据第一初始时间戳和图像采集装置的性能参数，确定图像采集装置的第一中心点时间戳。以此，针对不同的图像采集装置，根据图像采集装置的性能参数确定第一中心点时间戳，更加准确，为后续同步提供数据基础。

上述实施例中，获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳，还可通过图4进一步解释，该方法包括：

S401，获取点云图采集装置的第二初始时间戳。

在本公开实施例中，第二初始时间戳为点云图采集装置进行点云图采集的初始时刻。

需要说明的是，该第二初始时间戳可为点云图采集装置转动到某个位置时的时刻，该位置可与重启时图像采集装置视场角的中心呈现预设角度。需要说明的是，该预设角度可根据实际的设计需要进行变更。举例来说，该预设角度可为60°。

S402，根据第二初始时间戳和点云图采集装置的第二曝光时间，确定点云图采集装置的第二中心时间戳。

在本公开实施例中，点云图采集装置的第二曝光时间为提前设定好的，并可根据实际的设计需要或者点云图采集装置的配置进行变更，此处不作任何限定。举例来说，第二曝光时间可为120ms，则第二中心时间戳t＝t

在本公开实施例中，首先获取点云图采集装置的第二初始时间戳，然后根据第二初始时间戳和点云图采集装置的第二曝光时间，确定点云图采集装置的第二中心时间戳。以此，根据不同点云图采集装置的第二曝光时间，可以确定准确的第二中心时间戳，为后续同步提供数据基础。

上述实施例中，根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步，还可通过图5进一步解释，该方法包括：

S501，获取点云图采集装置的首帧点云图的时间戳。

需要说明的是，首帧点云图的时间戳为雷达开始进行点云图数据采集的时刻。可通过获取的对点云图数据进行分析从而获取。

S502，根据首帧点云图的时间戳和时间戳差值，确定首帧图像的时间戳。

在本公开实施例中，在获取到首帧点云图的时间戳后，可通过将首帧点云图的时间戳减去时间戳差值，以确定首帧图像的时间戳。

S503，根据首帧图像的时间戳和采样频率，确定后续每帧图像的时间戳。

需要说明的是，在获取到首帧图像的时间戳后，可通过采样频率，确定采样周期，并将首帧图像的时间戳与采样周期进行累加，确定后续每帧图像的时间戳。

在本公开实施例中，根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步，还可通过获取点云图采集装置的第n帧点云图的时间戳，根据第n帧点云图的时间戳和时间戳差值，确定图像采集装置的第n帧图像的时间戳。举例来说，当采样频率为10Hz时，采样周期为100ms，则第n个采样周期的图像的时间戳t＝(t

在本公开实施例中，首先获取点云图采集装置的首帧点云图的时间戳，然后根据首帧点云图的时间戳和时间戳差值，确定首帧图像的时间戳，最后根据首帧图像的时间戳和采样频率，确定后续每帧图像的时间戳。以此，无需针对每个点云图的获取确定后续每帧图像的时间戳，降低对系统资源的占用率，同时可以降低预测成本。

需要说明的是，为了更加准确的对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步，还可基于精准时间协议PTP获取外部时钟的时间，基于获取的外部时钟的时间对点云图采集装置和图像采集装置进行时钟同步。以此，可以防止由于点云图采集装置和图像采集装置的时钟不统一，而造成在进行同步时出现误差。

图6本公开实施例的图像帧的同步系统的框图，如图6所示，该系统包括：主控制器610、检测同步模块620、图像采集装置630和点云图采集装置640。

其中，主控制器610基于精准时间协议(Precision Time Protocol，PTP)将外部时钟的时间同步至检测同步模块620、图像采集装置630和点云图采集装置640中。

检测同步模块620，用于根据图像采集装置630和点云图采集装置640上报的数据，计算时间戳差值，并配置到图像采集装置630中，以实现点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像的同步。

在本公开实施例中，主控制器可为多种，此处不作任何限定，举例来说，主控制器可为X86或者ARM。

与上述几种实施例提供的图像帧的同步方法相对应，本公开的一个实施例还提供了一种图像帧的同步装置，由于本公开实施例提供的图像帧的同步装置与上述几种实施例提供的图像帧的同步方法相对应，因此上述图像帧的同步方法的实施方式也适用于本公开实施例提供的图像帧的同步装置，在下述实施例中不再详细描述。

图7为本公开实施例提供的一种图像帧的同步装置的结构示意图。该

图像帧的同步装置700包括：第一获取模块710、第二获取模块720、计5算模块730和同步模块740。

其中，第一获取模块710，用于获取重启时图像采集装置的第一中心点时间戳。

第二获取模块720，用于获取重启时点云图采集装置的第二中心点时间戳。

0计算模块730，用于在第一中心点时间戳和第二中心点时间戳的同步

约束条件下，确定图像采集装置与点云图采集装置之间的时间戳差值。

同步模块740，用于根据时间戳差值，对点云图采集装置采集的点云图和图像采集装置的图像进行同步。

在本公开的一个实施例中，第一获取模块710，还用于：获取重启时5图像采集装置的第一初始时间戳；根据第一初始时间戳和图像采集装置的性能参数，确定图像采集装置的第一中心点时间戳。

在本公开的一个实施例中，第一获取模块710，还用于：获取图像采集装置的相机中间行时间；获取图像采集装的相机传感器内部延时和图像

处理器ISP的处理延时；获取图像采集装置的第一曝光时间；对第一初始0时间戳、中间行时间、内部延时、处理延时和第一曝光时间进行组合运算，

确定第一中心点时间戳。

在本公开的一个实施例中，第二获取模块720，还用于：获取点云图采集装置的第二初始时间戳；根据第二初始时间戳和点云图采集装置的第二曝光时间，确定点云图采集装置的第二中心时间戳。

5在本公开的一个实施例中，同步模块740，还用于：获取点云图采集

装置的首帧点云图的时间戳；根据首帧点云图的时间戳和时间戳差值，确定首帧图像的时间戳；根据首帧图像的时间戳和采样频率，确定后续每帧图像的时间戳。

在本公开的一个实施例中，同步模块740，还用于：获取点云图采集装置的第n帧点云图的时间戳；根据第n帧点云图的时间戳和时间戳差值，确定图像采集装置的第n帧图像的时间戳。

在本公开的一个实施例中，同步模块740，还用于：基于精准时间协议PTP获取外部时钟的时间；基于获取的外部时钟的时间对点云图采集装置和图像采集装置进行时钟同步。

本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取，存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图8所示，设备800包括计算单元801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的计算机程序/指令或者从存储单元806载到随机访问存储器(RAM)803中的计算机程序/指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。计算单元801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。

设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元801可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元801的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元801执行上文所描述的各个方法5和处理，例如图像帧的同步方法。例如，在一些实施例中，图像帧的同步

方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元806些实施例中，计算机程序/指令的部分或者全部可以经由ROM 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机

程序/指令加载到RAM 803并由计算单元801执行时，可以执行上文描述0的图像帧的同步方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算

单元801可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行图像帧的同步方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路

系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、5专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设

备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序/指令中，该一个或者多个计算机程序/指令可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统

上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可0以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，

并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其5他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控

制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序/指令来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。