專利名稱：數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提高感光效果的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，特別 是一種用于戶外對高速運(yùn)動物體進(jìn)行數(shù)字?jǐn)z影測量的光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)具有測試精度高、測試速度快、環(huán)境適應(yīng)性好、使用方便等 諸多特點(diǎn)，因此數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在當(dāng)今社會人類生產(chǎn)與生活的各個領(lǐng)域中均得到了十分 廣泛的應(yīng)用。數(shù)字?jǐn)z影測量的精度與被測對象圖像的清晰度有直接關(guān)系，曝光量不足，被測對 象的重要細(xì)節(jié)在測量的圖像上模糊不清，不僅會影響到攝影測量的精度，嚴(yán)重時還會因測 量特征無法提取而得不到所需要的測試結(jié)果；若曝光量太強(qiáng)(超過飽和曝光量)，過亮光像 會在象素內(nèi)產(chǎn)生與積蓄起過飽和信號電荷，這時，過飽和電荷便會從一個像素的勢阱經(jīng)過 襯底擴(kuò)散到相鄰像素的勢阱。這樣，在被測對象的圖像上不應(yīng)該呈現(xiàn)某種亮度的地方反而 呈現(xiàn)出亮度，即被測對象完全被強(qiáng)光所淹沒，這種現(xiàn)象稱為彌散。一旦彌散現(xiàn)象產(chǎn)生，圖像 中已找不到被測對象的有效信息，也就不可能輸出測試結(jié)果。由此可見，數(shù)字?jǐn)z影測量的曝 光量一定要適當(dāng)。曝光量的大小與環(huán)境光的強(qiáng)度、光圈的大小、曝光時間的長短等光學(xué)參數(shù)有關(guān)。對 于戶外針對高速移動目標(biāo)(如高速行駛的車輛)的測量，由于環(huán)境光的強(qiáng)度相差十分懸殊， 太陽光直射的光強(qiáng)高達(dá)200000LUX，漆黑夜晚的光強(qiáng)不到lOLux。對于漆黑的夜晚，由于光 照強(qiáng)度太低，即便把光圈調(diào)到最大，曝光時間無限延長，亦無法獲得清晰度高的圖像。然而， 對于高速移動的被測對象，曝光時間必須足夠短，否則圖像拖影(或稱重影，即曝光時段內(nèi) 被測對象的移動量在測試圖像中的反映)會帶來極大的測試誤差。為此，環(huán)境光相對較弱的 陰雨天及夜晚需要進(jìn)行人工配光。綜上所述，要想獲得滿足一定測試精度要求的高清晰度數(shù)字?jǐn)z影圖像，需要根據(jù) 環(huán)境光的變化，及時控制配光用照明燈的開與閉，并實時調(diào)節(jié)光圈的大小和曝光時間。是否開啟配光用照明燈及自動調(diào)節(jié)光圈與曝光時間的傳統(tǒng)方法是在圖像傳感器 上配置一個感光器，在拍攝被測對象的圖像前，先利用感光器測量被測對象在目鏡內(nèi)的亮 度(此測量過程約需要1秒的時間)，據(jù)此確定是否啟動配光用照明燈，并自動調(diào)節(jié)圖像傳感 器的光圈與曝光時間。這種方法的缺點(diǎn)是它僅適合于對靜止目標(biāo)及移動速度較慢的運(yùn)動 目標(biāo)的測量，因為用感光傳感器測量目境內(nèi)圖像的亮度并據(jù)此配置(調(diào)節(jié))圖像傳感器光圈 及曝光時間等光學(xué)參數(shù)約需要超過1秒的時間，它無法滿足高速移動目標(biāo)(如高速行駛的 車輛)測量的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)， 以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是在對被測對象進(jìn)行測試前，被測對象的圖像應(yīng)在圖像傳感器的目鏡內(nèi)停留約1秒鐘左右的時間，以便設(shè)置在圖像傳感器上的感光器能對 目境內(nèi)圖像的亮度進(jìn)行測量，以確定是否開啟配光用照明燈及調(diào)節(jié)圖像傳感器的光圈與曝 光時間(圖像傳感器的光圈與曝光時間統(tǒng)稱為配光參數(shù))，圖像傳感器光圈與曝光時間的調(diào) 節(jié)約需要1秒的時間。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)要想獲得良好的測試結(jié)果，被測對象需在圖像傳 感器設(shè)定的測試位置停留約2秒的時間，使之完成對被測對象亮度的測量及對圖像傳感器 配光參數(shù)的調(diào)節(jié)。然而，對高速移動物體的攝影測量，被測對象不可能停下來供其測量。因 此，現(xiàn)有技術(shù)只適合于對靜止物體的測量，而不適合于對運(yùn)動物體的測量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是主要由環(huán)境光傳感器、計算機(jī)、系統(tǒng)控 制器、配光用照明燈和圖像傳感器組成，其中設(shè)置在圖像傳感器測試區(qū)的環(huán)境光傳感器及 系統(tǒng)控制器的輸入端用屏蔽信號線與計算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個輸出端 分別用信號線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測試區(qū)的光強(qiáng)信號由信號線直接傳給計 算機(jī)，計算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號計算出圖像傳感器的最佳配光參數(shù)，并向系統(tǒng)控制器發(fā)出控制 指令，系統(tǒng)控制器根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的控制指令實時控制配光用照明燈的開、閉和調(diào)節(jié)圖像 傳感器的配光參數(shù)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn) ①可以有效實現(xiàn)對高速運(yùn)動物體的測量
利用環(huán)境光傳感器實時監(jiān)測測試區(qū)內(nèi)環(huán)境光的變化，計算機(jī)據(jù)此計算出最佳的配光參 數(shù)，并通過控制器對圖像傳感器的配光參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。由于圖像傳感器配光參數(shù)的調(diào) 節(jié)不依賴于圖像傳感器目鏡中的圖像，被測對象無需在圖像傳感器設(shè)定測試區(qū)停留，因此 可以有效實現(xiàn)對高速運(yùn)動物體的測量?，F(xiàn)有技術(shù)只能對靜態(tài)目標(biāo)物進(jìn)行高清晰度測量，本 發(fā)明可以實現(xiàn)對高達(dá)200km/h的目標(biāo)物進(jìn)行高清晰度測量。②可確保圖像傳感器測得的圖像效果最佳
基于圖像傳感器設(shè)定測試區(qū)內(nèi)環(huán)境光的測量計算出的配光參數(shù)精度高，可確保圖像傳 感器測得的圖像效果最佳。
圖1為數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供了一種用環(huán)境光傳感器全天候不間斷檢測環(huán)境光的變化，并利用環(huán)境 光照強(qiáng)度參數(shù)控制配光用照明燈的開、閉與圖像傳感器光學(xué)參數(shù)(光圈與曝光時間)配置的 結(jié)構(gòu)方案。具體是提供了數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 主要由環(huán)境光傳感器、計算機(jī)、系統(tǒng)控制器、配光用照明燈和圖像傳感器組成。設(shè)置在圖像 傳感器測試區(qū)的環(huán)境光傳感器及系統(tǒng)控制器的輸入端用屏蔽信號線與計算機(jī)的數(shù)據(jù)采集 卡相連，系統(tǒng)控制器的2個輸出端分別用信號線與配光用照明燈及圖像傳感器相連。測試 區(qū)的光強(qiáng)信號由信號線直接傳給計算機(jī)，計算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號計算出圖像傳感器的最佳配 光參數(shù)，并向系統(tǒng)控制器發(fā)出控制指令，系統(tǒng)控制器根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的控制指令實時控制 配光用照明燈的開、閉和調(diào)節(jié)圖像傳感器的配光參數(shù)。
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所述環(huán)境光傳感器可以是光敏電阻、光敏二極管或光敏三極管。所述計算機(jī)，可以是工控機(jī)、普通PC、筆記本電腦及單片機(jī)。所述系統(tǒng)控制器由照明燈控制與圖像傳感器控制兩部分組成。配光用照明燈的控 制部分采用交流接觸器；圖像傳感器光圈的控制部分采用步進(jìn)電機(jī)，曝光時間的控制采用 脈沖式時間觸發(fā)器。所述配光用照明燈可以是白熾燈、碘鎢燈、金屬鹵化物燈及無極燈，配光用照明燈 開啟與關(guān)閉的門限值由測試要求與所選用的圖像傳感器的型號決定。所述圖像傳感器可以是CXD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。本發(fā)明提供的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其工作原理是環(huán)境光傳感 器實時檢測測試環(huán)境的光照強(qiáng)度，并將其傳給計算機(jī)，計算機(jī)首先將環(huán)境光照強(qiáng)度與設(shè)定 值進(jìn)行比較，若環(huán)境光照強(qiáng)度低于設(shè)定的下限門限值(如lOOLux)，則對系統(tǒng)控制器發(fā)出開 啟配光用照明燈的指令，系統(tǒng)控制器點(diǎn)亮配光用照明燈；若環(huán)境光照強(qiáng)度高于設(shè)定的上限 門限值(如500LUX)，則對系統(tǒng)控制器發(fā)出關(guān)閉配光用照明燈的指令，配光用照明燈熄滅。同 時，計算機(jī)根據(jù)環(huán)境光傳感器輸出的環(huán)境光強(qiáng)信息，計算出最佳的光圈與曝光時間，并向系 統(tǒng)控制器發(fā)出控制指令，系統(tǒng)控制器按照計算機(jī)計算出的最佳光圈和曝光時間控制圖像傳 感器對被測對象進(jìn)行測量。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是主要由環(huán)境光傳感器、計算機(jī)、 系統(tǒng)控制器、配光用照明燈和圖像傳感器組成，其中設(shè)置在圖像傳感器測試區(qū)的環(huán)境光傳 感器及系統(tǒng)控制器的輸入端用屏蔽信號線與計算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個 輸出端分別用信號線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測試區(qū)的光強(qiáng)信號由信號線直接 傳給計算機(jī)，計算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號計算出圖像傳感器的最佳配光參數(shù)，并向系統(tǒng)控制器發(fā) 出控制指令，系統(tǒng)控制器根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的控制指令實時控制配光用照明燈的開、閉和調(diào) 節(jié)圖像傳感器的配光參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是所述環(huán)境光 傳感器采用光敏電阻、光敏二極管或光敏三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是所述計算機(jī) 采用工控機(jī)、普通PC、筆記本電腦或單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng) 控制器由照明燈控制與圖像傳感器控制兩部分組成；配光用照明燈的控制部分采用交流接 觸器；圖像傳感器光圈的控制部分采用步進(jìn)電機(jī)，曝光時間的控制采用脈沖式時間觸發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是所述配光用 照明燈采用白熾燈、碘鎢燈、金屬商化物燈或無極燈。
6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其特征是所述圖像 傳感器采用CXD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字?jǐn)z影測量光學(xué)參數(shù)自動配置系統(tǒng)，其主要由環(huán)境光傳感器、計算機(jī)、系統(tǒng)控制器、配光用照明燈和圖像傳感器組成，其中設(shè)置在圖像傳感器測試區(qū)的環(huán)境光傳感器及系統(tǒng)控制器的輸入端用屏蔽信號線與計算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個輸出端分別用信號線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測試區(qū)的光強(qiáng)信號由信號線直接傳給計算機(jī)，計算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號計算出圖像傳感器的最佳配光參數(shù)，并向系統(tǒng)控制器發(fā)出控制指令，系統(tǒng)控制器根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的控制指令實時控制配光用照明燈的開、閉和調(diào)節(jié)圖像傳感器的配光參數(shù)。本發(fā)明可以有效實現(xiàn)對高速運(yùn)動物體的測量，并且可確保圖像傳感器測得的圖像效果最佳。
文檔編號G01C11/00GK102003954SQ201010290348
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者何耀華, 廖聰, 張國方, 楊燦, 柯杰, 王超敏 申請人:武漢理工大學(xué)