4. MERLIC中的图像采集与同步配置

在MERLIC的多相机工程中，图像采集不是“把相机连上就能跑”的简单动作，而是由采集序列、触发源、任务编排和同步状态监控共同构成的一条完整链路。本节围绕这四个环节展开，重点说明在MERLIC中如何把多台相机的取像行为组织成可预测、可复现、可诊断的采集过程。

采集序列：把“连续取像”拆成可管理的单元

MERLIC的图像采集以“采集序列”为基本组织单位。一个采集序列可以理解为一次或多次取像的集合，它决定了相机在什么条件下开始取像、取多少张、以什么节奏取，以及取像结果如何进入后续的MERLIC工具链。对于多相机工程，采集序列不是单台相机的私有配置，而是需要跨相机协调的公共节奏。

在MERLIC中配置采集序列时，通常需要关注以下参数：

• 采集模式：单次触发、连续采集或有限张数采集。单次触发适合与外部传感器配合的定位场景；连续采集适合需要持续监控的产线；有限张数采集适合标定或测试。
• 图像数量：在有限张数模式下，明确每台相机需要采集的图像帧数。多相机标定时，通常要求每台相机采集相同数量的标定板图像。
• 超时时间：单次取像等待的上限。超时后MERLIC会抛出采集异常，便于上层逻辑判断是相机掉线、触发丢失还是曝光不足。
• 采集间隔：连续采集时相邻两次取像之间的时间间隔。间隔过短可能导致相机未完成传输就被下一次请求覆盖。

一个常见的教学示例是：两台面阵相机分别从不同角度拍摄同一块标定板，采集序列设置为“有限张数、每台20张、超时500 ms、间隔200 ms”。这里的20张是示例值，实际数量应根据标定板在视野中的姿态覆盖情况调整。间隔200 ms也是示例，真实工程中应结合相机帧率和传输带宽确定。

触发源选择：决定“谁让相机按下快门”

触发源是采集序列的启动条件。MERLIC支持多种触发方式，选择哪一种，直接决定了多相机之间能否真正同步。常见的触发源包括：

• 软件触发：由MERLIC流程内部或外部程序发出触发信号。优点是灵活、易于调试；缺点是软件调度存在抖动，多相机之间难以做到微秒级同步。
• 硬件触发：由外部PLC、光电传感器或触发卡发出电平或脉冲信号，直接接入相机的触发输入。硬件触发抖动小，适合多相机同步采集。
• 相机自由运行：相机按自身帧率连续输出，MERLIC被动接收。这种方式不需要触发源，但多相机之间没有共同的时间基准，不适合需要严格同步的测量任务。

在多相机同步场景中，推荐的做法是：由同一个硬件触发源同时驱动所有相机，或者使用支持同步触发输出的主相机，将其闪光/触发输出接到从相机的触发输入。这样，所有相机在同一时刻曝光，图像之间的时间偏差主要来自相机自身的触发延迟和曝光起始抖动，而不是软件调度。

多相机采集任务编排：让多台相机按同一节奏工作

MERLIC的多相机采集任务编排，核心是解决“谁先谁后、谁等谁”的问题。常见的编排方式有三种：

1. 并行采集：所有相机同时启动采集序列，各自独立完成取像。适合相机之间没有严格先后依赖、但需要时间对齐的场景。
2. 主从采集：一台主相机触发后，从相机跟随触发。主相机负责与外部信号交互，从相机只负责取像。这种方式接线简单，但主相机的触发输出能力有限，从相机数量不宜过多。
3. 外部控制器编排：由PLC或运动控制器统一发出多路触发信号，分别驱动每台相机。这种方式最灵活，也最容易实现精确的时序控制，但需要额外的硬件和接线。

在MERLIC中编排多相机任务时，需要为每台相机建立独立的采集序列，并在流程层面用一个共同的“采集开始”事件将它们关联起来。如果使用MERLIC的Recipe或流程控制，可以把“启动所有相机采集”作为一个同步点，确保没有相机在未准备好的情况下被触发。

时间戳与同步状态监控：判断“是否真的同步了”

采集配置完成后，必须通过时间戳和同步状态来判断多相机是否真正同步。MERLIC会为每张图像记录时间戳，但需要注意时间戳的来源：有的来自相机内部时钟，有的来自主机系统时钟，有的来自触发信号到达时刻。不同来源的时间戳不能直接相减来评估同步精度。

在多相机同步监控中，建议关注以下指标：

• 触发到曝光延迟：从触发信号到达相机到实际曝光开始的时间。该值由相机手册给出，不同型号差异较大。
• 曝光时间：每台相机的曝光时间应尽量一致，否则即使触发同步，图像亮度也会不同。
• 时间戳偏差：同一触发事件下，各相机图像时间戳之间的差值。该差值应小于应用允许的同步误差。
• 丢帧与超时计数：MERLIC的采集状态中会统计丢帧和超时次数。如果丢帧持续增加，说明触发频率超过了相机或传输链路的处理能力。

下面这张图展示了多相机同步采集的信号链与状态监控关系。图中以两台相机为例，外部触发信号同时到达两台相机，相机分别输出图像和时间戳，MERLIC采集模块对时间戳偏差和丢帧状态进行监控，并据此判断同步是否达标。

在实际调试中，可以先用单次触发采集一组图像，读取两台相机的时间戳，计算偏差。如果偏差稳定且小于允许值，说明触发链路和相机配置基本正确；如果偏差波动很大，应优先检查触发信号是否受到干扰、相机触发模式是否设置为“上升沿”或“下降沿”一致、以及是否存在软件触发与硬件触发混用的情况。

配置检查清单

为了便于在工程中快速核对，下面给出一份多相机采集与同步配置的检查清单。该清单只包含与本节直接相关的字段，可根据实际相机型号和MERLIC版本调整。

需要强调的是，表中的“≤ 1 ms”是示例阈值，不是MERLIC的固定要求。实际允许的同步误差取决于应用：普通存在性检测可能允许几毫秒偏差，而高精度三维重建或运动物体测量可能要求几十微秒甚至更小。配置时应先明确应用允许的同步误差，再反推触发方式和相机选型。

最后，多相机采集与同步配置不是一次性的工作。每次更换相机、调整触发接线、修改曝光时间或更新MERLIC工程后，都应重新检查时间戳偏差和丢帧计数。只有把采集序列、触发源、任务编排和状态监控作为一个整体来验证，才能保证多相机系统在长时间运行中保持稳定同步。