[發明專利]一種光學成像系統精確延時的測量方法

有效

• 申請號: 201811301960.6
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109489940B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 王浩;易磊;陳紫旭;閆阿奇;楊磊;王華;馮佳;邊河
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所;北京機電工程總體設計部
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 61211 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 胡樂

本發明提出一種光學成像系統精確延時的測量方法，測量過程簡便，測量結果更加精確。本發明是將整個光學成像系統視為一個黑匣子，通過建立模擬場景，使光源和相機同步啟動，得到場景信號精確的輸入時刻，并通過記錄場景信號的輸入時刻，最終數據的輸出時刻，將兩個時刻之間的時間差用示波器記錄，從而得到精確的系統延時。本發明無需確定光學系統內部各環節的信號的時間延遲，而只確定信號的精確開始時刻和信號的精確輸出時刻即可確定整個光學系統的延遲時間，具有實現簡便、高效、通用性強的特點。

技術領域

本發明涉及一種光學成像系統延時的測量方法，可應用于多通道輸出的面陣、線陣CCD攝像裝置、CMOS攝像裝置的延遲時間測量。

背景技術

光學成像系統的延遲時間對于實際應用中的測量、跟蹤性能的準確性意義重大。延遲時間也是用于跟蹤系統等的主要指標之一。光學成像系統的延遲時間用于跟蹤系統、測量系統的輸入指標，用于計算場景的延遲、跟蹤目標的位移起到關鍵因素。

光學成像系統的各個環節(信號流向)具體如圖1所示：光學成像系統對場景進行成像是對場景采樣的一個過程，分辨率是空間場景采樣的過程。光學系統對特定區域成像，光學影像感應到傳感器表面，光學影像是一個連續的模擬影像，傳感器對在其表面的光學影像進行采樣，傳感器的分辨率就是空間采樣率。由光學影像變化為光電子信號，再轉變為模擬電壓信號、數字信號、還有相關的圖像處理算法，如彩色差值、色度空間轉換、圖像增益控制、彩色白平衡、伽瑪校正、圖像映射等，最終以8位數字信號輸出。在信號流向和處理過程中每個環節均對信號有一定延遲，每個延遲時間不等。

如圖2所示，傳感器曝光開始時刻為T1，傳感器輸出時刻為T2，在T2時刻輸出的傳感器輸出的數字圖像，并不是最終光學成像系統輸出的圖像，光學成像系統輸出數據是在T3時刻。即，光學成像系統精確的延遲時間為T1時刻與T3時刻之間的時間差。最難控制和精確計算的是T2時刻與T3時刻之間的時間，即數據預處理及后處理過程。

常規的光學成像系統延時計算方法是考慮以光學信號的流向為輸入，計算信號在每個環節的延遲，到最終輸出，即：將從光學信號輸入時為起始點，以獲取到的數字圖像為最終時刻，將這些延遲時間進行疊加，最后獲取延遲時間。但是，由于估計的誤差性，計算出的延遲時間存在一定誤差。

發明內容

本發明提出一種光學成像系統精確延時的測量方法，測量過程簡便，測量結果更加精確。

本發明的原理是：

將整個光學成像系統視為一個黑匣子，通過建立模擬場景，使光源和相機同步啟動，得到場景信號精確的輸入時刻，并通過記錄場景信號的輸入時刻，最終數據的輸出時刻，將兩個時刻之間的時間差用示波器記錄，從而得到精確的系統延時。

本發明的解決方案如下：

該光學成像系統精確延時的測量方法，包括以下步驟：

1)將被測光學成像系統置于暗室中，在被測光學成像系統的輸入側設置光源，輸出側設置示波器；設置一時序控制器，其控制脈沖輸出端分別與被測光學成像系統、光源以及示波器的第一通道連接；被測光學成像系統的信號輸出端與示波器的第二通道連接；

2)設置被測光學成像系統工作模式，采用曝光控制時序的起始時刻作為被測成像系統的成像起始時刻；

3)時序控制器產生控制脈沖，該控制脈沖同時作為光源的啟動信號、被測光學成像系統的圖像獲取啟動信號以及示波器的第一通道的觸發信號；

4)示波器通過第一通道記錄控制脈沖的起始時刻，也即場景信號的輸入時刻；通過第二通道記錄被測光學成像系統輸出數據的起始時刻；

5)計算步驟4)所得兩個時刻的時間差，即為被測光學成像系統的精確延遲時間。

上述光源可采用LED。