[發明專利]一種航空攝影相機成像時間測定裝置及測定方法

有效

• 申請號: 202110571924.7
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113296349B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉滿杰;謝津平;徐寅生;郭林;奚歌;曹家印;許健;徐曉臣;王雪嬌;曾卓
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: G03B43/00
• 分類號: G03B43/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

1.一種航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，包括：

高速led顯示板(3)，所述高速led顯示板(3)包括四排單色發光二極管，每排單色發光二極管為四個單色發光二極管，并采用二進制編碼顯示時間，其中第一至三排各單色發光二極管按快門速度進位，第四排4個單色發光二極管按五分之一快門速度進位；第一排、第二排、第三排之間按照十進制進位，分別表示以1個快門時間為基的百位、十位、個位；

用于調節發光二極管亮度值的led亮度調節板(4)；

控制高速led顯示板(3)顯示狀態、被測移動攝影設備(7)拍照狀態的MCU控制板(2)；

用于工作模式、參數設置及裝置運行狀態顯示的HMI(8)；

根據相機焦距調節長度的成像箱(5)，所述成像箱(5)包括外套(9)和內筒(10)，所述外套(9)套接于內筒(10)的外側；

用于分析相機相片，計算成像時間的計算機(6)；其中：

所述MCU控制板(2)的17個I/O口分別與高速led顯示板(3)中發光二極管、被測移動攝影設備(7)拍照控制輸入信號接收端口相連；所述HMI(8)與MCU控制板(2)通過RS-232串行總線相連；所述計算機(6)與被測移動攝影設備(7)相連；所述高速led顯示板(3)與外套(9)外端相連，發光面朝向成像箱(5)內部，所述被測移動攝影設備(7)鏡頭朝向成像箱(5)內部與內筒(10)外端相連。

2.根據權利要求1所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，每個發光二極管處設置有隔離套管(11)。

3.根據權利要求2所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，所述隔離套管(11)采用鋁合金材質，形狀為圓筒形，內壁采用碳納米管吸光涂料涂裝，垂直連接于高速led顯示板(3)上。

4.根據權利要求1所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，所述被測移動攝影設備(7)的相機快門速度不大于1/1000。

5.根據權利要求1所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，所述成像箱(5)采用鋁合金材質，形狀為長方體形，外套和內筒的內壁采用碳納米管吸光涂料涂裝。

6.根據權利要求1所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，所述MCU控制板(2)包括定時模塊。

7.根據權利要求1所述的航空攝影相機成像時間測定裝置，其特征在于，所述工作模式包括設置模式，測試模式和測量模式；其中：

設置模式：用于設置基礎參數；包括設定高速led顯示板(3)各排單色發光二極管進位對應的基礎時間，調整成像箱(5)長度使得高速led顯示板(3)各排單色發光二極管能夠正常成像；

測試模式：用于調整發光二極管亮度狀態，直到可根據相片灰度，將快門時間內高速led顯示板(3)第四排各單色發光二極管點亮次數識別為五個等級的成像強度；

測量模式：用于測定被測移動攝影設備(7)成像時間。

8.一種航空攝影相機成像時間測定方法，其特征在于，基于上述權利要求1-7任一項所述的航空攝影相機成像時間測定裝置實現，具體包括如下步驟：

S1：系統上電，打開開關電源(1)與被測移動攝影設備(7)電源；

S2：進入設置模式，設置基本參數；

S3：退出設置模式，進入測試模式；

S4：通過led亮度調節板(4)調整發光二極管亮度狀態，直到根據相片灰度，將第四排各單色發光二極管點亮次數識別為五個等級的成像強度為止；

S5：退出測試模式，進入測量模式；

S6：MCU控制板(2)發出拍照指令，令被測移動攝影設備(7)相機拍照，同時開始計時，并啟動高速led顯示板(3)進位顯示；

S7：延遲1s；

S8：重復5次上述步驟S6至S7；

S9：將計算機(6)與被測移動攝影設備(7)相連，讀取所拍攝的相片，通過計算機(6)程序，分析計算成像時間。

9.根據權利要求8所述的航空攝影相機成像時間測定方法，其特征在于：

所述S2具體方法步驟為：

S2-1：調整成像箱(5)長度，直到高速led顯示板(3)各排單色發光二極管能夠正常成像；

S2-2：設定相機快門時間五分之一作為發光二極管進位周期；

S2-3：設定沒拍發光二極管狀態，具體方法是，每排發光二極管根據二極管亮滅共分10種標準狀態，分別為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001；

S2-4：設定各排發光二極管進位方法，具體方法為，第一排、第二排、第三排之間按照十進制進位，分別表示以1個快門時間為基的百位、十位、個位，均為快門時間整數倍；

S2-5：對相機拍攝所得前三排發光二極管亮度進行分級，具體方法是，將相機拍照所得前三排發光二極管亮度等級分為“零”級、“零+”級、“一”級，分別代表在相機成像的快門時間內該發光二極管長滅、亮滅或滅亮一次、常亮；

S2-6：設定相機成像快門時間內前三排發光二極管變化過程中相機成像中間態，具體方法是當前三排某一排發光二極管進位過程中被相機拍照，則二極管進位過程與中間態對應關系為：

0000向0001轉變，相片成像對應中間態為零、零、零、零+；

0001向0010轉變，相片成像對應中間態為零、零、零+、零+；

0010向0011轉變，相片成像對應中間態為零、零、一、零+；

0011向0100轉變，相片成像對應中間態為零、零+、零+、零+；

0100向0101轉變，相片成像對應中間態為零、一、零、零+；

0101向0110轉變，相片成像對應中間態為零、一、零+、零+；

0110向0111轉變，相片成像對應中間態為零、一、一、零+；

0111向1000轉變，相片成像對應中間態為零+、零+、零+、零+；

1000向1001轉變，相片成像對應中間態為一、零、零、零+；

1001向0000轉變，相片成像對應中間態為零+、零、零、零+；

S2-7：將第四排發光二極管對應像素亮度等級分為0、1、2、3、4共5個主亮度等級，分別代表成像快門時間內，第四排發光二極管滅、點亮五分之一快門時間、點亮五分之二快門時間、點亮五分之三快門時間、點亮五分之四快門時間，根據其點亮時間范圍，將像素亮度等級分為4個輔亮度等級0+、1+、2+、3+，分別對應發光二極管點亮時間不足五分之一、不足五分之二、不足五分之三、不足五分之四；

S2-8：設定相機成像快門時間內第四排發光二極管變化過程中相機成像中間態，具體方法是，在相機成像快門時間內，第四排發光二極管狀態轉變過程被相機拍照，則對應上述10種標準狀態，第四排發光二極管變化過程中相機成像中間態以像素亮度等級表示為：

0000向0101轉變，對應像素亮度等級為0、1+、2、2+；

0001向0110轉變，對應像素亮度等級為0、2+、2+、2；

0010向0111轉變，對應像素亮度等級為0、3+、3、2+；

0011向1000轉變，對應像素亮度等級為0+、4、2+、2+；

0100向1001轉變，對應像素亮度等級為1+、3+、2、2+；

0101向0000轉變，對應像素亮度等級為2、2+、2、2+；

0110向0001轉變，對應像素亮度等級為2、1+、1+、2+；

0111向0010轉變，對應像素亮度等級為2、0+、1、2+；

1000向0011轉變，對應像素亮度等級為1+、0、1+、2+；

1001向0100轉變，對應像素亮度等級為0+、0+、2、2+；

所述S4具體步驟為：

S4-1：通過led亮度調節板(4)，調整各發光二極管亮度狀態以及被測移動攝影設備(7)相機光圈和ISO；

S4-2：設定MCU控制板(2)的定時器為測試定時器，MCU控制板(2)發出拍照指令，令被測移動攝影設備(7)相機拍照，同時開始計時并令高速led顯示板(3)顯示；

S4-3：延遲1s；

S4-4：將測試定時器時間設置為五分之一快門時間，開始計時并令高速led顯示板(3)顯示，測試定時器溢出后，MCU控制板(2)發出拍照指令，令被測移動攝影設備(7)相機拍照；

S4-5：延遲1s；

S4-6：將測試定時器時間設置為五分之二快門時間，開始計時并令高速led顯示板(3)顯示，測試定時器溢出，MCU控制板(2)發出拍照指令，令被測移動攝影設備(7)相機拍照，延遲1s，以此類推，直到第五次拍照后結束；

S4-7：將計算機(6)與被測移動攝影設備(7)相連，通過計算機(6)顯示五次拍照結果，根據相片中顯示要素發光二極管的灰度，判斷是否能夠將高速led顯示板(3)第四排各單色發光二極管點亮次數轉換為五個等級，若不能，循環S4過程，若能，測試模式結束；

所述S9具體分析計算方法步驟為：

S9-1：計算第一排發光二極管對應的以快門時間為基數的百數位x1，具體方法為：

對于第一排發光二極管，若其顯示為中間態，認為其狀態為該中間態轉變后對應的下一標準狀態，若其顯示為標準狀態，認為其狀態即為該標準狀態，將該狀態對應二進制數轉換為十進制，即為對應的以快門時間為基數的百數位x1；

S9-2：計算第二排發光二極管對應的以快門時間為基數的十數位x2，具體方法為：

對于第二排發光二極管，若其顯示為中間態，認為其狀態為該中間態轉變后對應的下一標準狀態，若其顯示為標準狀態，認為其狀態即為該標準狀態，將該狀態對應二進制數轉換為十進制，即為對應的以快門時間為基數的十數位x2；

S9-3：計算第三排發光二極管對應的以快門時間為基數的個數位x3，具體方法為：

對于第三排發光二極管，若其顯示為中間態，認為其狀態為該中間態轉變后對應的下一標準狀態，若其顯示為標準狀態，認為其狀態即為該標準狀態，將該狀態對應二進制數轉換為十進制，即為對應的以快門時間為基數的個數位x3；

S9-4：計算以快門時間為精度的成像時間T1，公式為：

T1＝(x1*100+x2*10+x3)*t；

式中t為相機快門時間；

S9-5：計算以五分之一快門時間為精度的成像時間T2，具體方法為：

根據相片上第四排發光二極管對應像素亮度等級，計算以五分之一快門時間為精度的成像時間T2為：

第四排發光二極管對應像素亮度等級為0、1+、2、2+或2、2+、2、2+時，T2＝T1；

第四排發光二極管對應像素亮度等級為0、2+、2+、2或2、1+、1+、2+時，T2＝T1+t/5；

第四排發光二極管對應像素亮度等級為0、3+、3、2+或2、0+、1、2+時，T2＝T1+t*2/5；

第四排發光二極管對應像素亮度等級為0+、4、2+、2+或1+、0、1+、2+時，T2＝T1+t*3/5；

第四排發光二極管對應像素亮度等級為1+、3+、2、2+或0+、0+、2、2+時，T2＝T1+t*4/5；

S9-6：計算最終成像時間，公式為T＝T2-t*1/2。