[发明专利]一种航空摄影相机成像时间测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，包括：

高速led显示板(3)，所述高速led显示板(3)包括四排单色发光二极管，每排单色发光二极管为四个单色发光二极管，并采用二进制编码显示时间，其中第一至三排各单色发光二极管按快门速度进位，第四排4个单色发光二极管按五分之一快门速度进位；第一排、第二排、第三排之间按照十进制进位，分别表示以1个快门时间为基的百位、十位、个位；

用于调节发光二极管亮度值的led亮度调节板(4)；

控制高速led显示板(3)显示状态、被测移动摄影设备(7)拍照状态的MCU控制板(2)；

用于工作模式、参数设置及装置运行状态显示的HMI(8)；

根据相机焦距调节长度的成像箱(5)，所述成像箱(5)包括外套(9)和内筒(10)，所述外套(9)套接于内筒(10)的外侧；

用于分析相机相片，计算成像时间的计算机(6)；其中：

所述MCU控制板(2)的17个I/O口分别与高速led显示板(3)中发光二极管、被测移动摄影设备(7)拍照控制输入信号接收端口相连；所述HMI(8)与MCU控制板(2)通过RS-232串行总线相连；所述计算机(6)与被测移动摄影设备(7)相连；所述高速led显示板(3)与外套(9)外端相连，发光面朝向成像箱(5)内部，所述被测移动摄影设备(7)镜头朝向成像箱(5)内部与内筒(10)外端相连。

2.根据权利要求1所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，每个发光二极管处设置有隔离套管(11)。

3.根据权利要求2所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，所述隔离套管(11)采用铝合金材质，形状为圆筒形，内壁采用碳纳米管吸光涂料涂装，垂直连接于高速led显示板(3)上。

4.根据权利要求1所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，所述被测移动摄影设备(7)的相机快门速度不大于1/1000。

5.根据权利要求1所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，所述成像箱(5)采用铝合金材质，形状为长方体形，外套和内筒的内壁采用碳纳米管吸光涂料涂装。

6.根据权利要求1所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，所述MCU控制板(2)包括定时模块。

7.根据权利要求1所述的航空摄影相机成像时间测定装置，其特征在于，所述工作模式包括设置模式，测试模式和测量模式；其中：

设置模式：用于设置基础参数；包括设定高速led显示板(3)各排单色发光二极管进位对应的基础时间，调整成像箱(5)长度使得高速led显示板(3)各排单色发光二极管能够正常成像；

测试模式：用于调整发光二极管亮度状态，直到可根据相片灰度，将快门时间内高速led显示板(3)第四排各单色发光二极管点亮次数识别为五个等级的成像强度；

测量模式：用于测定被测移动摄影设备(7)成像时间。

8.一种航空摄影相机成像时间测定方法，其特征在于，基于上述权利要求1-7任一项所述的航空摄影相机成像时间测定装置实现，具体包括如下步骤：

S1：系统上电，打开开关电源(1)与被测移动摄影设备(7)电源；

S2：进入设置模式，设置基本参数；

S3：退出设置模式，进入测试模式；

S4：通过led亮度调节板(4)调整发光二极管亮度状态，直到根据相片灰度，将第四排各单色发光二极管点亮次数识别为五个等级的成像强度为止；

S5：退出测试模式，进入测量模式；

S6：MCU控制板(2)发出拍照指令，令被测移动摄影设备(7)相机拍照，同时开始计时，并启动高速led显示板(3)进位显示；

S7：延迟1s；

S8：重复5次上述步骤S6至S7；

S9：将计算机(6)与被测移动摄影设备(7)相连，读取所拍摄的相片，通过计算机(6)程序，分析计算成像时间。

9.根据权利要求8所述的航空摄影相机成像时间测定方法，其特征在于：

所述S2具体方法步骤为：

S2-1：调整成像箱(5)长度，直到高速led显示板(3)各排单色发光二极管能够正常成像；

S2-2：设定相机快门时间五分之一作为发光二极管进位周期；

S2-3：设定没拍发光二极管状态，具体方法是，每排发光二极管根据二极管亮灭共分10种标准状态，分别为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001；

S2-4：设定各排发光二极管进位方法，具体方法为，第一排、第二排、第三排之间按照十进制进位，分别表示以1个快门时间为基的百位、十位、个位，均为快门时间整数倍；

S2-5：对相机拍摄所得前三排发光二极管亮度进行分级，具体方法是，将相机拍照所得前三排发光二极管亮度等级分为“零”级、“零+”级、“一”级，分别代表在相机成像的快门时间内该发光二极管长灭、亮灭或灭亮一次、常亮；

S2-6：设定相机成像快门时间内前三排发光二极管变化过程中相机成像中间态，具体方法是当前三排某一排发光二极管进位过程中被相机拍照，则二极管进位过程与中间态对应关系为：

0000向0001转变，相片成像对应中间态为零、零、零、零+；

0001向0010转变，相片成像对应中间态为零、零、零+、零+；

0010向0011转变，相片成像对应中间态为零、零、一、零+；

0011向0100转变，相片成像对应中间态为零、零+、零+、零+；

0100向0101转变，相片成像对应中间态为零、一、零、零+；

0101向0110转变，相片成像对应中间态为零、一、零+、零+；

0110向0111转变，相片成像对应中间态为零、一、一、零+；

0111向1000转变，相片成像对应中间态为零+、零+、零+、零+；

1000向1001转变，相片成像对应中间态为一、零、零、零+；

1001向0000转变，相片成像对应中间态为零+、零、零、零+；

S2-7：将第四排发光二极管对应像素亮度等级分为0、1、2、3、4共5个主亮度等级，分别代表成像快门时间内，第四排发光二极管灭、点亮五分之一快门时间、点亮五分之二快门时间、点亮五分之三快门时间、点亮五分之四快门时间，根据其点亮时间范围，将像素亮度等级分为4个辅亮度等级0+、1+、2+、3+，分别对应发光二极管点亮时间不足五分之一、不足五分之二、不足五分之三、不足五分之四；

S2-8：设定相机成像快门时间内第四排发光二极管变化过程中相机成像中间态，具体方法是，在相机成像快门时间内，第四排发光二极管状态转变过程被相机拍照，则对应上述10种标准状态，第四排发光二极管变化过程中相机成像中间态以像素亮度等级表示为：

0000向0101转变，对应像素亮度等级为0、1+、2、2+；

0001向0110转变，对应像素亮度等级为0、2+、2+、2；

0010向0111转变，对应像素亮度等级为0、3+、3、2+；

0011向1000转变，对应像素亮度等级为0+、4、2+、2+；

0100向1001转变，对应像素亮度等级为1+、3+、2、2+；

0101向0000转变，对应像素亮度等级为2、2+、2、2+；

0110向0001转变，对应像素亮度等级为2、1+、1+、2+；

0111向0010转变，对应像素亮度等级为2、0+、1、2+；

1000向0011转变，对应像素亮度等级为1+、0、1+、2+；

1001向0100转变，对应像素亮度等级为0+、0+、2、2+；

所述S4具体步骤为：

S4-1：通过led亮度调节板(4)，调整各发光二极管亮度状态以及被测移动摄影设备(7)相机光圈和ISO；

S4-2：设定MCU控制板(2)的定时器为测试定时器，MCU控制板(2)发出拍照指令，令被测移动摄影设备(7)相机拍照，同时开始计时并令高速led显示板(3)显示；

S4-3：延迟1s；

S4-4：将测试定时器时间设置为五分之一快门时间，开始计时并令高速led显示板(3)显示，测试定时器溢出后，MCU控制板(2)发出拍照指令，令被测移动摄影设备(7)相机拍照；

S4-5：延迟1s；

S4-6：将测试定时器时间设置为五分之二快门时间，开始计时并令高速led显示板(3)显示，测试定时器溢出，MCU控制板(2)发出拍照指令，令被测移动摄影设备(7)相机拍照，延迟1s，以此类推，直到第五次拍照后结束；

S4-7：将计算机(6)与被测移动摄影设备(7)相连，通过计算机(6)显示五次拍照结果，根据相片中显示要素发光二极管的灰度，判断是否能够将高速led显示板(3)第四排各单色发光二极管点亮次数转换为五个等级，若不能，循环S4过程，若能，测试模式结束；

所述S9具体分析计算方法步骤为：

S9-1：计算第一排发光二极管对应的以快门时间为基数的百数位x1，具体方法为：

对于第一排发光二极管，若其显示为中间态，认为其状态为该中间态转变后对应的下一标准状态，若其显示为标准状态，认为其状态即为该标准状态，将该状态对应二进制数转换为十进制，即为对应的以快门时间为基数的百数位x1；

S9-2：计算第二排发光二极管对应的以快门时间为基数的十数位x2，具体方法为：

对于第二排发光二极管，若其显示为中间态，认为其状态为该中间态转变后对应的下一标准状态，若其显示为标准状态，认为其状态即为该标准状态，将该状态对应二进制数转换为十进制，即为对应的以快门时间为基数的十数位x2；

S9-3：计算第三排发光二极管对应的以快门时间为基数的个数位x3，具体方法为：

对于第三排发光二极管，若其显示为中间态，认为其状态为该中间态转变后对应的下一标准状态，若其显示为标准状态，认为其状态即为该标准状态，将该状态对应二进制数转换为十进制，即为对应的以快门时间为基数的个数位x3；

S9-4：计算以快门时间为精度的成像时间T1，公式为：

T1＝(x1*100+x2*10+x3)*t；

式中t为相机快门时间；

S9-5：计算以五分之一快门时间为精度的成像时间T2，具体方法为：

根据相片上第四排发光二极管对应像素亮度等级，计算以五分之一快门时间为精度的成像时间T2为：

第四排发光二极管对应像素亮度等级为0、1+、2、2+或2、2+、2、2+时，T2＝T1；

第四排发光二极管对应像素亮度等级为0、2+、2+、2或2、1+、1+、2+时，T2＝T1+t/5；

第四排发光二极管对应像素亮度等级为0、3+、3、2+或2、0+、1、2+时，T2＝T1+t*2/5；

第四排发光二极管对应像素亮度等级为0+、4、2+、2+或1+、0、1+、2+时，T2＝T1+t*3/5；

第四排发光二极管对应像素亮度等级为1+、3+、2、2+或0+、0+、2、2+时，T2＝T1+t*4/5；

S9-6：计算最终成像时间，公式为T＝T2-t*1/2。