[发明专利]校正多台高速相机联合测量系统中时间同步性的系统

说明书

技术领域

本申请涉及工程检测领域，具体地说，是涉及一种校正多台高速相机联合测量系统中时间同步性的系统。

背景技术

高速相机是指可以极高的采集速度采集并存贮图像的相机，目前高速相机已成为研究动态和超动态过程(如瞬态的爆炸或失稳破坏过程、高速飞行过程、生命和化学领域中的快速变化过程等)必不可少的测量工具。除了定性的图像观察和分析，结合光学标记点识别方法，高速相机还可被用来定量测量高速物体的运动轨迹、运动的速度、加速度等动态信息；结合数字图像相关等全场测量技术，还可获得被测物体的动态位移及应变场。

单台高速相机可实现对物体某一角度的面内测量，然而在一些复杂情况下，单台相机并不能满足研究需要：例如，汽车碰撞实验时间极短(0～0.3秒)且费用昂贵，为了获得更全面的信息以指导安全设计，需要在汽车的前后、左右各放置一台高速相机进行多角度测量；研究材料的抗爆能力时，爆炸所产生的冲击力会引起离面位移，此时需要用两台高速相机进行双目测量获得材料的三维形貌以评价试件的抗爆能力。高速相机多角度测量和双目测量可统称为高速相机联合测量。多角度测量，其关键问题是“拼接”，即将同一时刻各台相机所拍摄图像融合成一幅图像；而双目测量的问题“匹配”，需要将同一时刻拍摄的两幅图像坐标统一到整体的空间坐标系。因而，确保多台高速相机联合测量的精度，其中关键的一点是要保证各台高速相机记录的为同一时刻物体的图像，即高速相机采集到的图像数据在时间轴上能够严格对应起来，否则失去了联合测量的意义。但是对于高速相机联合测量现有技术中存在以下问题：

(1)高速设备从接收触发信号到开始采集的过程中间有一个非常短暂但确实存在的响应时间，准确的说是“对同步触发信号有一段响应时间”。这便是所谓的对同步触发信号响应时间之差(简称为同步时差，下同)。即使触发信号同时到达各个高速相机，但不同高速相机的第一幅图像也可能不是同时采集的，二者存在时差。

(2)由于高速相机内部计时器定义的单位时间长度也可能不同(很小，但真实存在)，这就造成了长时间采集过程中各个高速设备采集到的同一过程的数据转换到时间轴的时候就有可能出现误差，这一误差称为走时误差。走时误差是高速相机计时器时差的一个累积过程，因而其随着拍摄时间逐渐增大，其累计所产生的时间误差同样不容忽视。

随着高速相机拍摄帧率不断提高，同步时差和走时误差已经逐渐成为制约实验数据可靠性的最大障碍。现有技术中由于缺少对高速相机的时间误差研究很难应用于高速相机联合测量的时间校准，因此开发一种校正多台高速相机联合测量系统中时间同步性的系统就显得十分迫切。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是解决现有多台高速相机联合测量中无法精确测量和修正启动时差和走时时差的问题，能够实现各高速相机精确对时，确保高速相机联合测量的精度。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种校正多台高速相机联合测量系统中时间同步性的系统，用于测量和修正高速相机联合测量系统的启动时差和走时误差，包括：高速相机联合测量装置、光信号发射装置和时间同步性装置，其中，

所述高速相机联合测量装置，包括：至少两台的高速相机和触发开关，该高速相机联合测量装置分别与所述光信号发射装置和所述时间同步性装置相耦接，用于采集所述光信号发射装置发出的光强按照正弦变化的激光斑点图像，并将采集的图像传输至所述时间同步性装置；其中，

所述触发开关，与所述高速相机相耦接，用于启动高速相机采集图像；

所述高速相机，分别与所述触发开关和所述时间同步性装置相耦接，用于采集所述光信号发射装置发送的光强按照正弦变化的激光斑点图像，并将采集的图像传输至所述时间同步性装置；

所述光信号发射装置，包括：正弦信号发射器、阻抗匹配器、激光管、激光耦合光纤、分光器和光屏，该光信号发射装置与所述高速相机联合测量装置相耦接，用于产生并同时发送多路激光正弦周期信号至所述高速相机联合测量装置；其中，

所述正弦信号发射器，与阻抗匹配器相耦接，用于产生周期可调节的正弦电压信号，并将所述正弦电压信号发送至所述阻抗匹配器；

所述阻抗匹配器，分别与所述正弦信号发射器和所述激光管相耦接，用于将所述正弦信号发射器发送的正弦电压信号调节到所述激光管的额定电压范围内，并将所述正弦电压信号发送至所述激光管；

所述激光管，分别与所述阻抗匹配器和所述分光器相耦接，用于形成与所述阻抗匹配器发送的正弦电压信号相匹配的激光正弦周期信号，并将所述激光正弦周期信号发送至所述分光器；