[发明专利]光测设备摄像系统帧延迟时间测量的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高精度光测设备标定，以及摄像测量学等领域。

背景技术

光测设备是一种不接触的测量设备，它对目标进行成像，然后通过对图像进行处理的方式来得到目标的位置、姿态以及其它一些信息。由于光测设备测量的精确性，使得光测设备已经广泛的应用于民用和军用的各个领域。在光测设备中，摄像系统是一个重要的装置，它由摄像机，镜头以及其它的附属电路装置组成。在光测设备生产过程中，为了能够清楚了解设备的精度，一般要对摄像系统进行标定。标定的目的即是确定摄像系统的光心、光轴、焦距以及其它的一些物理参数，但这些参数都是摄像系统在静态条件下得到的。

伴随着技术的进步以及发展，现代的摄像系统尤其是摄像机出现了多样化，且其成像的方式也各不相同；同时摄像系统附属的电路处理装置也越来越复杂，这些处理电路不但能够对图像进行A/D或者D/A转换；同时能够对图像进行拉伸、翻转、增强以及剔除坏点等处理。综上所述，这些因素使得摄像机在曝光结束后输出的图像并非为当帧的图像，一般情况下延迟0~3帧；而对于有些复杂的摄像系统而言，这个延迟可能有10帧甚至更大。而延迟是不能通过静态条件进行标定的。同时由于图像输出的延迟和摄像系统的设置有关，如摄像机帧频发生了改变，会使得摄像机的延迟也发生变化。延迟对于光测设备测量静态目标没有影响，但对于动态目标的测量则会产生较大的误差。因而有必要对光测设备摄像系统延迟时间进行测量，以消除或减小光测设备对动态目标的测量误差。同时对摄像系统延迟的标定可以为控制光测设备转动的控制系统提供有效的参考，为控制系统的设计调试等提供依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，对光测设备摄像系统帧延迟时间进行测量，以达到对摄像系统输出图像延迟的帧数进行精确标定，以提高光测设备的精度。系统包括摄像系统，时统终端，图像记录装置，以及控制和显示LED灯阵列装置。各个装置的功能为：时统终端产生中断信号和时间信息，图像记录装置记录图像并叠加时间信息到图像上；摄像系统对LED灯阵列进行成像；控制和显示LED灯阵列装置通过判定时间信息控制LED灯阵列使得LED灯阵列有不同的显示。

本发明采用的技术方案为：一种光测设备摄像系统帧延迟时间测量的系统，包括摄像系统，时统终端，图像记录装置，以及控制和显示LED灯阵列装置。其特征在于，时统终端连接图像记录装置、摄像系统以及LED灯阵列控制和显示装置，摄像机输出端连接图像记录装置，摄像系统对LED灯阵列进行成像。

所述帧延迟测量的装置，LED灯开启以及关闭的时间都远远小于一帧时间，相对可以忽略不计。

所述帧延迟测量的装置，记录装置能够将采集到的时间信息并能将其叠加入数字图像当中，以能够后续处理。

所述帧延迟测量的装置，不论摄像系统自身产生模拟或者数字图像，都应当能够产生数字图像输出。

所述帧延迟测量的装置，时统终端可以采用能够输出中断并对中断进行计数的装置代替。

另外提供一种光测设备摄像系统帧延迟时间测量的方法，包括如下步骤：

步骤1）、对摄像系统参数进行设置，开启系统；

步骤2）、时统终端输出中断信号，中断信号到达摄像系统触发其开始曝光，同时输出中断信号到控制和显示LED灯阵列装置，以触发控制和显示LED灯阵列装置；

步骤3）、控制和显示LED灯阵列装置被触发后，采集时统终端的时间信息，并根据时间信息控制LED灯阵列上哪些LED灯应被点亮，哪些LED灯应关闭；

步骤4）、摄像系统在曝光时间段内，对LED阵列上LED灯进行成像；

步骤5）、摄像系统曝光结束后，图像记录装置记录摄像系统的输出图像，同时采集时统终端的时间信息，并将其叠加在图像上。

步骤6）、根据数字图像上的时间信息以及LED灯阵列的信息，判断摄像机输出图像延迟的帧数。时间信息为：通过LED灯阵列得到的时间，减去叠加在图像上的时间。具体例如：时间信息为：t₂-t₁，其中t₁为由LED灯阵列反算得到的摄像系统开始曝光的时间，t₂为叠加在图像上的图像记录装置开始记录图像的时间。延迟帧数为：其中Δt为每帧的时间间隔，为取整算符。

步骤7）、对摄像机进行不同的设置，重新完成1）到5）步操作，实现在不同设置下对摄像系统设置下的标定。

其中，LED灯阵列控制装置能够根据时统终端不同的时间信息，点亮或关闭LED阵列上的不同LED灯，LED灯阵列形成的LED灯开启或关闭阵列应大于测量延迟的帧数。