專利名稱：光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取
時(shí)間一致性的檢測方法。
背景技術(shù)：
光電經(jīng)緯儀是具有自動(dòng)跟蹤和實(shí)施測量功能的大型光電測量儀器，主要用于對飛 機(jī)、星體和其他運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤和測量。測量電視是光電經(jīng)諱儀對物體運(yùn)動(dòng)軌跡 進(jìn)行精確測量和定位的重要設(shè)備。 一般測量電視工作時(shí)的采樣頻率是可以根據(jù)被測物體的 運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)置的，為了保持圖像的連貫清晰，往往要求被測物體的運(yùn)動(dòng)速度越快測量 電視的采樣頻率也設(shè)置的越高。測量電視對物體運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行的測量是基于固定的電視采 樣頻率的，因此應(yīng)保證測量電視圖像錄取的時(shí)刻是嚴(yán)格的等間隔的。但在實(shí)際的光電測量 設(shè)備中由于測量電視系統(tǒng)電路的延時(shí)效應(yīng)和漂移會使圖像的錄取時(shí)刻間隔不一致，造成光 電經(jīng)諱儀測量電視系統(tǒng)對物體跟蹤軌跡的測量誤差一部分是來源于已知的電視采樣頻率 下圖像采樣錄取時(shí)刻不是嚴(yán)格的等間隔的。長期以來對光電經(jīng)緯儀測量電視采樣錄取時(shí)間 一致性的檢測沒有相應(yīng)的檢測方法可以參考。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于建立一種光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢 測方法，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)空白，進(jìn)而對光電經(jīng)緯儀測量電視系統(tǒng)性能做出更加精確的評價(jià)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢 測方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖1所示包括有構(gòu)建時(shí)鐘靶標(biāo)1，時(shí)鐘靶標(biāo)與光電經(jīng) 緯儀按固定位置擺放并連接好相應(yīng)電纜2，調(diào)節(jié)時(shí)鐘靶標(biāo)亮度與測量電視焦距使成像清晰 3，設(shè)置時(shí)鐘靶標(biāo)的相關(guān)參數(shù)4，啟動(dòng)時(shí)鐘靶標(biāo)和測量電視進(jìn)行圖像采集5，處理圖像數(shù)據(jù)評 價(jià)錄取時(shí)間一致性6。具體方法步驟為 第一步、構(gòu)建時(shí)鐘耙標(biāo)；時(shí)鐘耙標(biāo)1的構(gòu)成如圖2所示包括電源系統(tǒng)7、發(fā)光二極 管(LED)顯示屏8、賽靈思(Xilinx)公司生產(chǎn)的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)9、設(shè)置操作模塊 及外圍輔助電路10 ;電源系統(tǒng)7同時(shí)與發(fā)光二極管顯示屏8、現(xiàn)場可編程門陣列9、設(shè)置操 作模塊及外圍輔助電路10連接，設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路10的輸出端與發(fā)光二極管 顯示屏8連接，現(xiàn)場可編程門陣列9與設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路10雙向連接，現(xiàn)場可 編程門陣列9的輸出端與發(fā)光二極管顯示屏8連接，利用現(xiàn)場可編程門陣列9編程產(chǎn)生最 小計(jì)時(shí)單位為1P s的時(shí)鐘，時(shí)鐘信息根據(jù)預(yù)先設(shè)置的要求同步顯示在發(fā)光二極管顯示屏8 上，其顯示的時(shí)間格式為時(shí)、分、秒、毫秒、微妙；時(shí)鐘靶標(biāo)1在測量模式下只有當(dāng)每次接收 到測量電視圖像采樣錄取信號時(shí)，才將當(dāng)時(shí)的時(shí)刻顯示在發(fā)光二極管顯示屏8上，并且持
續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間為IY，在1Y時(shí)間內(nèi)發(fā)光二極管顯示屏8顯示的時(shí)刻信息保持不變； 第二步、時(shí)鐘靶標(biāo)1與光電經(jīng)緯儀11按固定位置擺放，距離應(yīng)在光電經(jīng)緯儀11有
效的成像距離內(nèi)，光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡12垂直對準(zhǔn)時(shí)鐘靶標(biāo)1的顯示屏幕14，用信
3號電纜15將光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取信號接入時(shí)鐘靶標(biāo)l，作為時(shí)鐘靶標(biāo)顯示屏 幕14的點(diǎn)亮信號； 第三步、將時(shí)鐘靶標(biāo)1的模式開關(guān)13撥到調(diào)試模式，調(diào)節(jié)時(shí)鐘靶標(biāo)1的顯示屏幕 14的亮度和光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡12的焦距，使時(shí)鐘靶標(biāo)1的顯示屏幕14能夠在測 量電視內(nèi)成像清晰； 第四步、設(shè)置時(shí)鐘靶標(biāo)1的相關(guān)參數(shù)，包括時(shí)鐘靶標(biāo)顯示屏幕14每次持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r 間IY ;為了保證時(shí)鐘靶標(biāo)顯示的時(shí)刻信息能夠清晰的被測量電視錄取，一般設(shè)置的持續(xù)點(diǎn) 亮?xí)r間1Y要小于測量電視圖像采樣周期Ts，略大于測量電視每幅圖像采樣曝光時(shí)間TP即 可，即TP < TL < Ts ; 第五步、將時(shí)鐘靶標(biāo)1的模式開關(guān)13撥到測試模式，啟動(dòng)時(shí)鐘靶標(biāo)1和測量電視 進(jìn)行圖像采集，持續(xù)工作一段時(shí)間，獲取足夠的圖像檢測樣本； 第六步、對測量電視錄取的圖像進(jìn)行逐幀回放，按照每幅圖像上顯示的時(shí)刻信息 計(jì)算出相鄰圖像的時(shí)間差值，構(gòu)成時(shí)間序列^，^，^…tJ，求取時(shí)間序列的期望F-2M^ (孫榮恒，伊亨云，劉瓊蓀，何中市，概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，重慶大學(xué)出版社，99頁，是解決實(shí)際
技術(shù)問題的公式)，進(jìn)而求取時(shí)間序列的方差 — ° (孫榮恒，伊亨云，劉瓊蓀，何中
市，概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，重慶大學(xué)出版社，108頁，是解決實(shí)際技術(shù)問題的公式)，式中o為 時(shí)間序列的方差；n為時(shí)間序列的個(gè)數(shù)；通過給出時(shí)間序列的方差o就可以對測量電視圖 像采樣時(shí)間 一致性做出評價(jià)。 工作原理說明通過以上六個(gè)技術(shù)步驟測量電視每次采樣錄取的圖像上都有一個(gè) 清晰的采樣時(shí)刻被記錄下來。通過求出時(shí)間序列的期望i和時(shí)間序列的方差o，即可實(shí)現(xiàn) 對光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的評價(jià)。 本發(fā)明的積極效果本發(fā)明解決了光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性 檢測的問題，該方法操作簡單，適用范圍廣，檢測精度高，對分析評價(jià)光電經(jīng)緯儀測量電視 測量精度起到了重要的作用。
圖1是本發(fā)明方法的步驟流程示意圖； 圖2是本發(fā)明方法中時(shí)鐘靶標(biāo)的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖； 圖3是本發(fā)明方法中時(shí)鐘靶標(biāo)與光電經(jīng)緯儀測量電視擺放位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明方法按圖1所示的流程實(shí)施，其中構(gòu)建的時(shí)鐘靶標(biāo)1按圖2所示的構(gòu)成實(shí) 施，電源系統(tǒng)7采用廣州市愛浦電子科技有限公司生產(chǎn)的AC-DC模塊電源WA30-50系列 產(chǎn)品，發(fā)光二級管顯示屏幕8由專門的生產(chǎn)廠家定做，要求發(fā)光二級管的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于 100ns，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)9采用賽靈思(Xilinx)公司生產(chǎn)的XilinxVirtex-4系列 產(chǎn)品，信號電纜15采用雙絞屏蔽信號電纜，時(shí)鐘靶標(biāo)1的顯示屏幕14采用鋁合金材料加工制作而成。時(shí)鐘靶標(biāo)1與光電經(jīng)緯儀測量電視的位置按圖3所示的位置擺放，要求時(shí)鐘靶 標(biāo)1與光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡12的距離，應(yīng)在光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡12有效的 成像距離內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢測方法，其特征在于包括構(gòu)建時(shí)鐘靶標(biāo)(1)，時(shí)鐘靶標(biāo)與經(jīng)緯儀按固定位置擺放并連接好相應(yīng)電纜(2)，調(diào)節(jié)時(shí)鐘靶標(biāo)亮度與測量電視焦距使成像清晰(3)，設(shè)置時(shí)鐘靶標(biāo)的相關(guān)參數(shù)(4)，啟動(dòng)時(shí)鐘靶標(biāo)和測量電視進(jìn)行圖像采集(5)，處理圖像數(shù)據(jù)評價(jià)錄取時(shí)間一致性(6)；具體方法步驟為第一步、構(gòu)建時(shí)鐘靶標(biāo)；時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的構(gòu)成包括電源系統(tǒng)(7)、發(fā)光二極管顯示屏(8)、現(xiàn)場可編程門陣列(9)、設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路(10)；電源系統(tǒng)(7)同時(shí)與發(fā)光二極管顯示屏(8)、現(xiàn)場可編程門陣列(9)、設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路(10)連接，設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路(10)的輸出端與發(fā)光二極管顯示屏(8)連接，現(xiàn)場可編程門陣列(9)與設(shè)置操作模塊及外圍輔助電路(10)雙向連接，現(xiàn)場可編程門陣列(9)的輸出端與發(fā)光二極管顯示屏(8)連接，利用現(xiàn)場可編程門陣列(9)編程產(chǎn)生最小計(jì)時(shí)單位為1μs的時(shí)鐘，時(shí)鐘信息根據(jù)預(yù)先設(shè)置的要求同步顯示在發(fā)光二極管顯示屏(8)上，其顯示的時(shí)間格式為時(shí)、分、秒、毫秒、微妙；時(shí)鐘靶標(biāo)(1)在測量模式下只有當(dāng)每次接收到測量電視圖像采樣錄取信號時(shí)，才將當(dāng)時(shí)的時(shí)刻顯示在發(fā)光二極管顯示屏(8)上，并且持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間為TL，在TL時(shí)間內(nèi)發(fā)光二極管顯示屏(8)顯示的時(shí)刻信息保持不變；第二步、時(shí)鐘靶標(biāo)(1)與光電經(jīng)緯儀(11)按固定位置擺放，距離應(yīng)在光電經(jīng)緯儀(11)有效的成像距離內(nèi)，光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡(12)垂直對準(zhǔn)時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的顯示屏幕(14)，用信號電纜(15)將光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取信號接入時(shí)鐘靶標(biāo)(1)，作為時(shí)鐘靶標(biāo)顯示屏幕(14)的點(diǎn)亮信號；第三步、將時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的模式開關(guān)(13)撥到調(diào)試模式，調(diào)節(jié)時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的顯示屏幕(14)的亮度和光電經(jīng)緯儀測量電視望遠(yuǎn)鏡(12)的焦距，使時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的顯示屏幕(14)能夠在測量電視內(nèi)成像清晰；第四步、設(shè)置時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的相關(guān)參數(shù)，包括時(shí)鐘靶標(biāo)顯示屏幕(14)每次持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間TL；為了保證時(shí)鐘靶標(biāo)顯示的時(shí)刻信息能夠清晰的被測量電視錄取，一般設(shè)置的持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間TL要小于測量電視圖像采樣周期TS，略大于測量電視每幅圖像采樣曝光時(shí)間TP即可，即TP＜TL＜TS；第五步、將時(shí)鐘靶標(biāo)(1)的模式開關(guān)(13)撥到測試模式，啟動(dòng)時(shí)鐘靶標(biāo)(1)和測量電視進(jìn)行圖像采集，持續(xù)工作一段時(shí)間，獲取足夠的圖像檢測樣本；第六步、對測量電視錄取的圖像進(jìn)行逐幀回放，按照每幅圖像上顯示的時(shí)刻信息計(jì)算出相鄰圖像的時(shí)間差值，構(gòu)成時(shí)間序列{t1，t2，t3…ti}，求取時(shí)間序列的期望 <mrow><mover> <mi>t</mi> <mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msubsup> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></msubsup><msub> <mi>r</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mi>n</mi></mfrac> </mrow>(孫榮恒，伊亨云，劉瓊蓀，何中市，概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，重慶大學(xué)出版社，99頁，是解決實(shí)際技術(shù)問題的公式)，進(jìn)而求取時(shí)間序列的方差 <mrow><mi>σ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mover> <mi>t</mi> <mo>‾</mo></mover><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow> <mi>n</mi></mfrac> </mrow>(孫榮恒，伊亨云，劉瓊蓀，何中市，概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，重慶大學(xué)出版社，108頁，是解決實(shí)際技術(shù)問題的公式)，式中σ為時(shí)間序列的方差；n為時(shí)間序列的個(gè)數(shù)；通過給出時(shí)間序列的方差σ就可以對測量電視圖像采樣時(shí)間一致性做出評價(jià)。
全文摘要
光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢測方法，屬于光電測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種檢測方法。要解決的技術(shù)問題是提供一種光電經(jīng)緯儀測量電視圖像采樣錄取時(shí)間一致性的檢測方法。解決的技術(shù)方案包括有構(gòu)建時(shí)鐘靶標(biāo)、時(shí)鐘靶標(biāo)與經(jīng)緯儀按固定位置擺放并連接好相應(yīng)電纜、調(diào)節(jié)時(shí)鐘靶標(biāo)亮度與測量電視焦距使成像清晰、設(shè)置時(shí)鐘靶標(biāo)的相關(guān)參數(shù)、啟動(dòng)時(shí)鐘靶標(biāo)和測量電視進(jìn)行圖像采集、處理圖像數(shù)據(jù)評價(jià)錄取時(shí)間一致性。該方法操作簡單，適用范圍廣，檢測精度高，對分析評價(jià)光電經(jīng)緯儀測量電視測量精度起到了重要的作用。
文檔編號G01C1/02GK101738202SQ20091021805
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者寧飛, 李俊霖, 沈湘衡, 王爽, 顧營迎 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所