专利名称：数字摄影测量光学参数自动配置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提高感光效果的数字摄影测量光学参数自动配置系统，特别 是一种用于户外对高速运动物体进行数字摄影测量的光学参数自动配置系统。
背景技术：
由于数字摄影测量技术具有测试精度高、测试速度快、环境适应性好、使用方便等 诸多特点，因此数字摄影测量技术在当今社会人类生产与生活的各个领域中均得到了十分 广泛的应用。数字摄影测量的精度与被测对象图像的清晰度有直接关系，曝光量不足，被测对 象的重要细节在测量的图像上模糊不清，不仅会影响到摄影测量的精度，严重时还会因测 量特征无法提取而得不到所需要的测试结果；若曝光量太强(超过饱和曝光量)，过亮光像 会在象素内产生与积蓄起过饱和信号电荷，这时，过饱和电荷便会从一个像素的势阱经过 衬底扩散到相邻像素的势阱。这样，在被测对象的图像上不应该呈现某种亮度的地方反而 呈现出亮度，即被测对象完全被强光所淹没，这种现象称为弥散。一旦弥散现象产生，图像 中已找不到被测对象的有效信息，也就不可能输出测试结果。由此可见，数字摄影测量的曝 光量一定要适当。曝光量的大小与环境光的强度、光圈的大小、曝光时间的长短等光学参数有关。对 于户外针对高速移动目标(如高速行驶的车辆)的测量，由于环境光的强度相差十分悬殊， 太阳光直射的光强高达200000LUX，漆黑夜晚的光强不到lOLux。对于漆黑的夜晚，由于光 照强度太低，即便把光圈调到最大，曝光时间无限延长，亦无法获得清晰度高的图像。然而， 对于高速移动的被测对象，曝光时间必须足够短，否则图像拖影(或称重影，即曝光时段内 被测对象的移动量在测试图像中的反映)会带来极大的测试误差。为此，环境光相对较弱的 阴雨天及夜晚需要进行人工配光。综上所述，要想获得满足一定测试精度要求的高清晰度数字摄影图像，需要根据 环境光的变化，及时控制配光用照明灯的开与闭，并实时调节光圈的大小和曝光时间。是否开启配光用照明灯及自动调节光圈与曝光时间的传统方法是在图像传感器 上配置一个感光器，在拍摄被测对象的图像前，先利用感光器测量被测对象在目镜内的亮 度(此测量过程约需要1秒的时间)，据此确定是否启动配光用照明灯，并自动调节图像传感 器的光圈与曝光时间。这种方法的缺点是它仅适合于对静止目标及移动速度较慢的运动 目标的测量，因为用感光传感器测量目境内图像的亮度并据此配置(调节)图像传感器光圈 及曝光时间等光学参数约需要超过1秒的时间，它无法满足高速移动目标(如高速行驶的 车辆)测量的需要。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种数字摄影测量光学参数自动配置系统， 以克服现有技术的缺陷。现有技术的缺点是在对被测对象进行测试前，被测对象的图像应在图像传感器的目镜内停留约1秒钟左右的时间，以便设置在图像传感器上的感光器能对 目境内图像的亮度进行测量，以确定是否开启配光用照明灯及调节图像传感器的光圈与曝 光时间(图像传感器的光圈与曝光时间统称为配光参数)，图像传感器光圈与曝光时间的调 节约需要1秒的时间。由此可见，现有技术要想获得良好的测试结果，被测对象需在图像传 感器设定的测试位置停留约2秒的时间，使之完成对被测对象亮度的测量及对图像传感器 配光参数的调节。然而，对高速移动物体的摄影测量，被测对象不可能停下来供其测量。因 此，现有技术只适合于对静止物体的测量，而不适合于对运动物体的测量。本发明解决其技术问题采用的技术方案是主要由环境光传感器、计算机、系统控 制器、配光用照明灯和图像传感器组成，其中设置在图像传感器测试区的环境光传感器及 系统控制器的输入端用屏蔽信号线与计算机的数据采集卡相连，系统控制器的两个输出端 分别用信号线与配光用照明灯及图像传感器相连，测试区的光强信号由信号线直接传给计 算机，计算机依据光强信号计算出图像传感器的最佳配光参数，并向系统控制器发出控制 指令，系统控制器根据计算机发出的控制指令实时控制配光用照明灯的开、闭和调节图像 传感器的配光参数。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点 ①可以有效实现对高速运动物体的测量
利用环境光传感器实时监测测试区内环境光的变化，计算机据此计算出最佳的配光参 数，并通过控制器对图像传感器的配光参数进行实时调节。由于图像传感器配光参数的调 节不依赖于图像传感器目镜中的图像，被测对象无需在图像传感器设定测试区停留，因此 可以有效实现对高速运动物体的测量。现有技术只能对静态目标物进行高清晰度测量，本 发明可以实现对高达200km/h的目标物进行高清晰度测量。②可确保图像传感器测得的图像效果最佳
基于图像传感器设定测试区内环境光的测量计算出的配光参数精度高，可确保图像传 感器测得的图像效果最佳。


图1为数字摄影测量光学参数自动配置系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。本发明提供了一种用环境光传感器全天候不间断检测环境光的变化，并利用环境 光照强度参数控制配光用照明灯的开、闭与图像传感器光学参数(光圈与曝光时间)配置的 结构方案。具体是提供了数字摄影测量光学参数自动配置系统，该系统的结构如图1所示， 主要由环境光传感器、计算机、系统控制器、配光用照明灯和图像传感器组成。设置在图像 传感器测试区的环境光传感器及系统控制器的输入端用屏蔽信号线与计算机的数据采集 卡相连，系统控制器的2个输出端分别用信号线与配光用照明灯及图像传感器相连。测试 区的光强信号由信号线直接传给计算机，计算机依据光强信号计算出图像传感器的最佳配 光参数，并向系统控制器发出控制指令，系统控制器根据计算机发出的控制指令实时控制 配光用照明灯的开、闭和调节图像传感器的配光参数。
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所述环境光传感器可以是光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管。所述计算机，可以是工控机、普通PC、笔记本电脑及单片机。所述系统控制器由照明灯控制与图像传感器控制两部分组成。配光用照明灯的控 制部分采用交流接触器；图像传感器光圈的控制部分采用步进电机，曝光时间的控制采用 脉冲式时间触发器。所述配光用照明灯可以是白炽灯、碘钨灯、金属卤化物灯及无极灯，配光用照明灯 开启与关闭的门限值由测试要求与所选用的图像传感器的型号决定。所述图像传感器可以是CXD图像传感器或CMOS图像传感器。本发明提供的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其工作原理是环境光传感 器实时检测测试环境的光照强度，并将其传给计算机，计算机首先将环境光照强度与设定 值进行比较，若环境光照强度低于设定的下限门限值(如lOOLux)，则对系统控制器发出开 启配光用照明灯的指令，系统控制器点亮配光用照明灯；若环境光照强度高于设定的上限 门限值(如500LUX)，则对系统控制器发出关闭配光用照明灯的指令，配光用照明灯熄灭。同 时，计算机根据环境光传感器输出的环境光强信息，计算出最佳的光圈与曝光时间，并向系 统控制器发出控制指令，系统控制器按照计算机计算出的最佳光圈和曝光时间控制图像传 感器对被测对象进行测量。
权利要求
1.一种数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是主要由环境光传感器、计算机、 系统控制器、配光用照明灯和图像传感器组成，其中设置在图像传感器测试区的环境光传 感器及系统控制器的输入端用屏蔽信号线与计算机的数据采集卡相连，系统控制器的两个 输出端分别用信号线与配光用照明灯及图像传感器相连，测试区的光强信号由信号线直接 传给计算机，计算机依据光强信号计算出图像传感器的最佳配光参数，并向系统控制器发 出控制指令，系统控制器根据计算机发出的控制指令实时控制配光用照明灯的开、闭和调 节图像传感器的配光参数。
2.根据权利要求1所述的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是所述环境光 传感器采用光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管。
3.根据权利要求1所述的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是所述计算机 采用工控机、普通PC、笔记本电脑或单片机。
4.根据权利要求1所述的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是所述系统 控制器由照明灯控制与图像传感器控制两部分组成；配光用照明灯的控制部分采用交流接 触器；图像传感器光圈的控制部分采用步进电机，曝光时间的控制采用脉冲式时间触发器。
5.根据权利要求1所述的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是所述配光用 照明灯采用白炽灯、碘钨灯、金属商化物灯或无极灯。
6 根据权利要求1所述的数字摄影测量光学参数自动配置系统，其特征是所述图像 传感器采用CXD图像传感器或CMOS图像传感器。
全文摘要
本发明涉及一种数字摄影测量光学参数自动配置系统，其主要由环境光传感器、计算机、系统控制器、配光用照明灯和图像传感器组成，其中设置在图像传感器测试区的环境光传感器及系统控制器的输入端用屏蔽信号线与计算机的数据采集卡相连，系统控制器的两个输出端分别用信号线与配光用照明灯及图像传感器相连，测试区的光强信号由信号线直接传给计算机，计算机依据光强信号计算出图像传感器的最佳配光参数，并向系统控制器发出控制指令，系统控制器根据计算机发出的控制指令实时控制配光用照明灯的开、闭和调节图像传感器的配光参数。本发明可以有效实现对高速运动物体的测量，并且可确保图像传感器测得的图像效果最佳。
文档编号G01C11/00GK102003954SQ201010290348
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者何耀华, 廖聪, 张国方, 杨灿, 柯杰, 王超敏 申请人:武汉理工大学