[发明专利]一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于高频线扫描的三维场景绘制延时测量系统，其特征在于，包括：

显示器，用于显示三维场景；

嵌入式设备，与显示器相连，用于运行三维场景绘制程序，生成的三维场景通过显示器进行显示；

高频线扫描设备，与嵌入式设备相连，用于接收嵌入式设备的GPIO端口发出的触发信号，并立即拍摄显示器的显示内容，拍摄结果缓存到与之关联的主机；

主机，与高频线扫描设备相连，对拍摄结果进行处理，检测显示内容的变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频线扫描的三维场景绘制延时测量系统，其特征在于，所述嵌入式设备采用NVIDIA Jetson Xavier。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频线扫描的三维场景绘制延时测量系统，其特征在于，所述高频线扫描设备采用Basler线阵相机。

4.一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）三维场景绘制程序运行在嵌入式设备中，生成的三维场景通过与之相连的显示器进行显示；

（2）用户动作导致场景视点发生变化，并同步触发高频线扫描设备工作，触发命令通过嵌入式设备的GPIO端口发出；

（3）高频线扫描设备收到触发命令后，立即拍摄显示器的显示内容，拍摄结果缓存到与之关联的主机；

（4）主机对拍摄结果进行处理，检测显示内容的变化；

三维场景绘制-响应管线中的时间流为：t₁时刻，用户动作发生后绘制程序开始响应；t₂时刻，嵌入式设备的GPIO端口发出对高频线扫描设备的触发信号；t₃时刻，高频线扫描设备拍摄显示器的显示内容的第一帧图像；t₄时刻，采得的帧发生跳变，即显示器显示内容发生跳变；测得的端到端延时结果即为t₁到t₄的延时。

5.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，所述用户动作为键盘事件。

6.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，在t₁到t₂过程中，三维场景绘制程序通过调用内核模块来控制GPIO信号，因此t₁到t₂的延时进一步分为三维场景绘制程序和内核模块的通信延时、内核模块操作GPIO信号的响应延时，忽略GPIO端口对内核模块的响应延时，而三维场景绘制程序和内核模块的通信延时通过在绘制程序和内核模块分别调用系统时钟，从而得出相应时间差。

7.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，在t₂到t₃的延时大小由高频线扫描设备的性能决定，其数值等于相机的曝光时间加上内存采图时间（readout time），而这两个时间在高频线扫描设备参数确定后即可查阅得到。

8.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，在t₃到t₄过程中，高频线扫描设备拍摄显示器显示内容，采得的图像数据包括像素值及每一帧的精确时间戳，采用灰度质心法和传统视频镜头检测的平均图像差异法，进行跳变帧的检测，由跳变帧和初始帧的时间戳之差得到t₃到t₄的延时。

9.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，所述嵌入式设备采用NVIDIA Jetson Xavier。

10.根据权利要求4所述的一种基于高速线扫描的三维场景绘制延时测量方法，其特征在于，所述高频线扫描设备采用Basler线阵相机。