專(zhuān)利名稱：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)，特別 是一種用于戶外對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)具有測(cè)試精度高、測(cè)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(cè)量技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)人類(lèi)生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域中均得到了十分 廣泛的應(yīng)用。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的精度與被測(cè)對(duì)象圖像的清晰度有直接關(guān)系，曝光量不足，被測(cè)對(duì) 象的重要細(xì)節(jié)在測(cè)量的圖像上模糊不清，不僅會(huì)影響到攝影測(cè)量的精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因測(cè) 量特征無(wú)法提取而得不到所需要的測(cè)試結(jié)果；若曝光量太強(qiáng)(超過(guò)飽和曝光量)，過(guò)亮光像 會(huì)在象素內(nèi)產(chǎn)生與積蓄起過(guò)飽和信號(hào)電荷，這時(shí)，過(guò)飽和電荷便會(huì)從一個(gè)像素的勢(shì)阱經(jīng)過(guò) 襯底擴(kuò)散到相鄰像素的勢(shì)阱。這樣，在被測(cè)對(duì)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(cè)對(duì)象完全被強(qiáng)光所淹沒(méi)，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(cè)對(duì)象的有效信息，也就不可能輸出測(cè)試結(jié)果。由此可見(jiàn)，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)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(shí)間的長(zhǎng)短等光學(xué)參數(shù)有關(guān)。對(duì) 于戶外針對(duì)高速移動(dòng)目標(biāo)(如高速行駛的車(chē)輛)的測(cè)量，由于環(huán)境光的強(qiáng)度相差十分懸殊， 太陽(yáng)光直射的光強(qiáng)高達(dá)200000LUX，漆黑夜晚的光強(qiáng)不到lOLux。對(duì)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(shí)間無(wú)限延長(zhǎng)，亦無(wú)法獲得清晰度高的圖像。然而， 對(duì)于高速移動(dòng)的被測(cè)對(duì)象，曝光時(shí)間必須足夠短，否則圖像拖影(或稱重影，即曝光時(shí)段內(nèi) 被測(cè)對(duì)象的移動(dòng)量在測(cè)試圖像中的反映)會(huì)帶來(lái)極大的測(cè)試誤差。為此，環(huán)境光相對(duì)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(cè)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(shí)控制配光用照明燈的開(kāi)與閉，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)光圈的大小和曝光時(shí)間。是否開(kāi)啟配光用照明燈及自動(dòng)調(diào)節(jié)光圈與曝光時(shí)間的傳統(tǒng)方法是在圖像傳感器 上配置一個(gè)感光器，在拍攝被測(cè)對(duì)象的圖像前，先利用感光器測(cè)量被測(cè)對(duì)象在目鏡內(nèi)的亮 度(此測(cè)量過(guò)程約需要1秒的時(shí)間)，據(jù)此確定是否啟動(dòng)配光用照明燈，并自動(dòng)調(diào)節(jié)圖像傳感 器的光圈與曝光時(shí)間。這種方法的缺點(diǎn)是它僅適合于對(duì)靜止目標(biāo)及移動(dòng)速度較慢的運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)的測(cè)量，因?yàn)橛酶泄鈧鞲衅鳒y(cè)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(shí)間等光學(xué)參數(shù)約需要超過(guò)1秒的時(shí)間，它無(wú)法滿足高速移動(dòng)目標(biāo)(如高速行駛的 車(chē)輛)測(cè)量的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試前，被測(cè)對(duì)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(shí)間，以便設(shè)置在圖像傳感器上的感光器能對(duì) 目境內(nèi)圖像的亮度進(jìn)行測(cè)量，以確定是否開(kāi)啟配光用照明燈及調(diào)節(jié)圖像傳感器的光圈與曝 光時(shí)間(圖像傳感器的光圈與曝光時(shí)間統(tǒng)稱為配光參數(shù))，圖像傳感器光圈與曝光時(shí)間的調(diào) 節(jié)約需要1秒的時(shí)間。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)要想獲得良好的測(cè)試結(jié)果，被測(cè)對(duì)象需在圖像傳 感器設(shè)定的測(cè)試位置停留約2秒的時(shí)間，使之完成對(duì)被測(cè)對(duì)象亮度的測(cè)量及對(duì)圖像傳感器 配光參數(shù)的調(diào)節(jié)。然而，對(duì)高速移動(dòng)物體的攝影測(cè)量，被測(cè)對(duì)象不可能停下來(lái)供其測(cè)量。因 此，現(xiàn)有技術(shù)只適合于對(duì)靜止物體的測(cè)量，而不適合于對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是主要由環(huán)境光傳感器、計(jì)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(cè)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(hào)線與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個(gè)輸出端 分別用信號(hào)線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測(cè)試區(qū)的光強(qiáng)信號(hào)由信號(hào)線直接傳給計(jì) 算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號(hào)計(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令實(shí)時(shí)控制配光用照明燈的開(kāi)、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(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量
利用環(huán)境光傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試區(qū)內(nèi)環(huán)境光的變化，計(jì)算機(jī)據(jù)此計(jì)算出最佳的配光參 數(shù)，并通過(guò)控制器對(duì)圖像傳感器的配光參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cè)對(duì)象無(wú)需在圖像傳感器設(shè)定測(cè)試區(qū)停留，因此 可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量?，F(xiàn)有技術(shù)只能對(duì)靜態(tài)目標(biāo)物進(jìn)行高清晰度測(cè)量，本 發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高達(dá)200km/h的目標(biāo)物進(jìn)行高清晰度測(cè)量。②可確保圖像傳感器測(cè)得的圖像效果最佳
基于圖像傳感器設(shè)定測(cè)試區(qū)內(nèi)環(huán)境光的測(cè)量計(jì)算出的配光參數(shù)精度高，可確保圖像傳 感器測(cè)得的圖像效果最佳。


圖1為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)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(cè)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(kāi)、閉與圖像傳感器光學(xué)參數(shù)(光圈與曝光時(shí)間)配置的 結(jié)構(gòu)方案。具體是提供了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(jì)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(cè)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(hào)線與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集 卡相連，系統(tǒng)控制器的2個(gè)輸出端分別用信號(hào)線與配光用照明燈及圖像傳感器相連。測(cè)試 區(qū)的光強(qiáng)信號(hào)由信號(hào)線直接傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號(hào)計(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令實(shí)時(shí)控制 配光用照明燈的開(kāi)、閉和調(diào)節(jié)圖像傳感器的配光參數(shù)。
4
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(jì)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(shí)間的控制采用 脈沖式時(shí)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(wú)極燈，配光用照明燈 開(kāi)啟與關(guān)閉的門(mén)限值由測(cè)試要求與所選用的圖像傳感器的型號(hào)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)，其工作原理是環(huán)境光傳感 器實(shí)時(shí)檢測(cè)測(cè)試環(huán)境的光照強(qiáng)度，并將其傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)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(mén)限值(如lOOLux)，則對(duì)系統(tǒng)控制器發(fā)出開(kāi) 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(mén)限值(如500LUX)，則對(duì)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(shí)，計(jì)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(jì)算出最佳的光圈與曝光時(shí)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(jì)算機(jī)計(jì)算出的最佳光圈和曝光時(shí)間控制圖像傳 感器對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)，其特征是主要由環(huán)境光傳感器、計(jì)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(cè)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(hào)線與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個(gè) 輸出端分別用信號(hào)線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測(cè)試區(qū)的光強(qiáng)信號(hào)由信號(hào)線直接 傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號(hào)計(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令實(shí)時(shí)控制配光用照明燈的開(kāi)、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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)，其特征是所述計(jì)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(shí)間的控制采用脈沖式時(shí)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(wú)極燈。
6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)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(cè)量光學(xué)參數(shù)自動(dòng)配置系統(tǒng)，其主要由環(huán)境光傳感器、計(jì)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(cè)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(hào)線與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相連，系統(tǒng)控制器的兩個(gè)輸出端分別用信號(hào)線與配光用照明燈及圖像傳感器相連，測(cè)試區(qū)的光強(qiáng)信號(hào)由信號(hào)線直接傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)光強(qiáng)信號(hào)計(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令實(shí)時(shí)控制配光用照明燈的開(kāi)、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(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量，并且可確保圖像傳感器測(cè)得的圖像效果最佳。
文檔編號(hào)G01C11/00GK102003954SQ201010290348
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)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(guó)方, 楊燦, 柯杰, 王超敏 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)