news 2026/1/30 1:52:18

Android 也能玩转工业视觉:电鱼智能 RK3399 多路双目摄像头同步采集方案

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张小明

前端开发工程师

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Android 也能玩转工业视觉:电鱼智能 RK3399 多路双目摄像头同步采集方案

硬件架构:如何让 RK3399 接入“多路双目”?

RK3399 原生只有 2 个 ISP(图像信号处理器),理论上只能接 2 个 MIPI 摄像头。要接入“多路双目”(例如:前置双目 + 后置双目 = 4摄),我们通常采用以下两种策略:

方案 A:MIPI 拼图法 (高性能推荐)

利用FPGA桥接芯片(如 TC358749 / RK1608)将左右两个摄像头的图像数据在传输给 RK3399 之前进行左右拼接(Side-by-Side)

  • 原理:双目 $1280 \times 720$ 的两张图,被拼接成一张 $2560 \times 720$ 的大图。

  • 优势:RK3399 认为只接了一个摄像头,Android 层只需要打开一个 Camera ID,天然保证了左右眼完全同步,无 CPU 拼接开销。

方案 B:UVC 多路复用法 (扩展性强)

利用 RK3399 的USB 3.0接口连接多组 UVC 双目模组。

  • 原理:每个双目模组内部已完成同步,通过 USB 传输 MJPEG/YUV 数据。

  • 优势:可扩展性强,可以接 4-6 路双目。

  • 挑战:需要电鱼智能定制的UVC Camera HAL,解决 Android 原生只支持单路 UVC 的限制。

![电鱼智能 RK3399 多路双目摄像头硬件连接架构图:MIPI Bridge vs USB Hub 方案]


核心技术:如何实现“硬件级同步”?

在双目视觉中,软同步(靠时间戳对齐)是不够的,必须实现硬同步(Hardware Synchronization)

1. 物理层的 FSIN 触发

对于 MIPI 接口的 Sensor(如 OV9281, GC2053),必须在电路设计上将两个 Sensor 的FSIN (Frame Sync In)引脚连接在一起,并由 RK3399 的 GPIO 或其中一颗主 Sensor 发出 PWM 信号进行触发。

  • 电鱼设计:在电鱼 RK3399 底板上,我们专门预留了同步触发电路。当 FSIN 信号拉高时,左右 Sensor 同时开始曝光,误差控制在微秒级

2. Android HAL 层的逻辑相机 (Logical Camera)

Android 应用层打开多个摄像头极耗资源。我们修改了底层 HAL3:

  • 物理单摄,逻辑双目:如果采用拼接方案,Android 看到的只是一个分辨率为 $2560 \times 720$ 的宽幅摄像头。

  • 物理双摄,逻辑单摄:如果采用双 MIPI 接口,我们在 HAL 层构建Logical Multi-Camera,应用层只需调用openCamera(LOGICAL_ID),HAL 层会自动控制两个物理 ISP 同时启动,并对齐时间戳后向上层返回两组数据。


软件实现 (Implementation)

Android Manifest 权限配置

首先确保应用具备访问相机的最高权限:

XML

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" /> <uses-feature android:name="android.hardware.camera" /> <uses-feature android:name="android.hardware.camera.autofocus" /> <uses-feature android:name="android.hardware.camera.concurrent" android:required="true"/>

Camera2 API 调用逻辑 (Java/Kotlin)

针对拼接式双目(最稳定的方案),应用层只需处理图像切割:

Java

// 逻辑示例:处理拼接后的双目图像 ImageReader reader = ImageReader.newInstance(2560, 720, ImageFormat.YUV_420_888, 2); reader.setOnImageAvailableListener(new ImageReader.OnImageAvailableListener() { @Override public void onImageAvailable(ImageReader reader) { Image image = reader.acquireLatestImage(); if (image != null) { // 获取 buffer 数据 ByteBuffer buffer = image.getPlanes()[0].getBuffer(); byte[] data = new byte[buffer.remaining()]; buffer.get(data); // 软件切割:前 1280 字节为左眼,后 1280 字节为右眼 (针对行数据) // 注意:YUV切割比 RGB 复杂,建议传入 JNI 层用 C++ (OpenCV/RGA) 处理 processStereoImage(data); image.close(); } } }, backgroundHandler);

底层 RGA 硬件加速切割

在 Android 上用 CPU 切割 $2560 \times 720$ 的图像会造成卡顿。电鱼智能 RK3399 提供RGA (2D 硬件加速)库:

  • 操作:直接操作图形显存(Graphic Buffer),将一张大图Crop为两张小图,耗时< 5ms,且不占用 CPU。


性能表现 (实测数据)

基于电鱼智能 RK3399运行 Android 10 系统:

指标方案 A (MIPI FPGA 拼接)方案 B (原生双 MIPI)方案 C (USB 3.0 UVC)
分辨率双 $1280 \times 720$双 $1280 \times 720$双 $1280 \times 720$
帧率60 FPS30 FPS30 - 60 FPS
同步误差0 μs(物理同源)< 1 ms (驱动同步)取决于模组内部
CPU 占用(视为单路)中 (双路 ISP)高 (USB 中断)
适用场景高速避障、VSLAM人脸识别监控、低速导航

常见问题 (FAQ)

1. Android 原生相机 App 能看到双目画面吗?

答:如果是拼接方案,打开相机预览会看到一个“压扁”或者“很宽”的画面(左右眼并排),这是正常的。您的 App 需要负责将其切开显示。

2. 两个摄像头的色差怎么解决?

答:由于制造工艺差异,左右眼 Sensor 对颜色的感应会有偏差。电鱼智能 RK3399 的 ISP 支持 “主从模式”:以左眼图像为基准计算白平衡(AWB)和曝光(AE)参数,强制应用给右眼,确保左右画面亮度色彩一致。

3. 支持深度计算(Depth Computing)吗?

答:RK3399 的 GPU (Mali-T860) 支持 OpenCL 加速。您可以将切割好的左右图像送入 SGBM 算法 计算视差图。电鱼智能提供基于 GPU 加速的深度计算 SDK。

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