一种图像传感器和加速度计的同步标定装置及方法与流程

技术特征：
1.一种图像传感器和加速度计的同步标定装置，其特征在于，包括：托架，置于基座上，用于放置加速度计和图像传感器；复合弹簧机构，一端与所述托架刚性相连，另一端与所述基座上的固定端相连，与所述托架配合形成弹簧振子；平面刻度，水平放置使得所述图像传感器在运动过程中能够获取所述平面刻度的图像；数据采集模块，用于记录所述加速度计的基准时间和所述图像传感器的图像时间戳，同时获取所述托架重心的位移数据和加速度数据，并建立所述位移数据与所述图像传感器的图像时间戳的对应关系以及所述加速度数据与所述加速度计的基准时间的对应关系；计算模块，用于根据所述位移数据与所述图像传感器的图像时间戳的对应关系拟合位移函数，根据所述加速度数据与所述加速度计的基准时间的对应关系拟合加速度函数，并基于拟合函数及相位差关系建立所述图像传感器与所述加速度计之间的时间关系。2.根据权利要求1所述的图像传感器和加速度计的同步标定装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：图像数据接收单元，用于接收所述图像传感器输出的图像数据信号；加速度数据接收单元，用于接收所述加速度计输出的加速度数据信号；计时器单元，用于捕获所述图像传感器输出的图像基准信号以获得图像基准时间，同时捕获所述加速度计输出的加速度计基准信号以获得加速度计基准时间；图像数据时间戳获取单元，用于根据所述图像基准时间和所述图像传感器的时序参数获得以曝光中间时刻对齐的图像时间戳；图像数据输出单元，用于将匹配后的所述图像数据信号与所述图像时间戳输出至所述计算模块；加速度数据输出单元，用于将匹配后的所述加速度计基准时间与所述加速度数据信号输出至所述计算模块。3.根据权利要求1所述的图像传感器和加速度计的同步标定装置，其特征在于，所述计算模块通过f(t)≈p
1 cos(p2t p3) p4或f(t)≈p
1 sin(p2t p3) p4对所述托架重心的所述位移函数和加速度函数进行拟合，其中，f(t)为所述托架重心的角位移和角速度函数的通用表示，p1表示幅值，p2表示角频率，p3表示初相位，p4表示偏移。4.根据权利要求1所述的图像传感器和加速度计的同步标定装置，其特征在于，所述图像传感器与所述加速度计之间的时间关系表示为δt＝t2‑
t1＝t2‑
t3 t/2，其中，δt表示所述加速度计的基准时间与采集时间的偏差，t1表示理想加速度函数的极大值点或极小值点对应的时间，t2表示存在所述加速度计的基准时间与采集时间的偏差δt输出的情况下，所述加速度函数的极大值或极小值对应的时间，t3表示所述位移函数的极大值点或极小值点对应的时间，t表示所述弹簧振子的周期。5.根据权利要求1所述的图像传感器和加速度计的同步标定装置，其特征在于，还包括补光灯，所述补光灯为环形补光灯，且中心轴与所述图像传感器的光轴重合。6.一种图像传感器和加速度计的同步标定方法，其特征在于，使用如权利要求1
‑
5中任一所述图像传感器和加速度计的同步标定装置，包括以下步骤：(1)设置所述弹簧振子的初始位移，并在所述弹簧振子振动过程中通过所述图像传感器采集所述平面刻度的图像，通过所述加速度计采集托架重心的加速度数据，同时记录所述图像传感器的图像时间戳和加速度计的基准时间；(2)将所述平面刻度的图像转换为位移数据，根据所述位移数据与所述图像传感器的图像时间戳的对应关系拟合位移函数，根据所述加速度数据与所述加速度计的基准时间拟合加速度函数；
(3)根据拟合得到的所述位移函数和加速度函数求取极值，结合所述图像传感器与所述加速度计之间的时间关系得到加速度计的基准时间与采集时间的偏差。

技术总结
本发明涉及一种图像传感器和加速度计的同步标定装置及方法，装置包括：托架，用于放置加速度计和图像传感器；复合弹簧机构，一端与托架刚性相连，另一端与基座上的固定端相连，与托架配合形成弹簧振子；平面刻度，水平放置使得图像传感器在运动过程中能够获取平面刻度的图像；数据采集模块，用于记录加速度计的基准时间和图像传感器的图像时间戳，同时获取托架重心的位移数据和加速度数据，并建立位移数据与图像时间戳的对应关系以及加速度数据与加速度计基准时间的对应关系；计算模块，用于拟合位移函数和加速度函数，并基于拟合函数及相位差关系建立图像传感器与加速度计之间的时间关系。本发明能够为加速度计提供精准的时间戳信息。时间戳信息。时间戳信息。


技术研发人员：付凤杰 吴丽 朱冬晨 李嘉茂 张晓林
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/11/8