光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測方法技術

光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測方法，屬于光電測量技術領域中涉及的一種檢測方法。要解決的技術問題是：提供一種光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測方法。解決的技術方案包括有：構建時鐘靶標、時鐘靶標與經緯儀按固定位置擺放、調節時鐘靶標亮度與測量電視焦距使成像清晰、設置時鐘靶標的點亮頻率、測量電視在設定的頻率下進行攝像并啟動時鐘靶標、處理圖像數據評價攝像幀頻漂移程度。該方法操作簡單，無需與經緯儀連接同步信號，對分析評價光電經緯儀測量電視測量精度起到了重要的作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光電測量
中涉及的一種光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移 的檢測方法。
技術介紹
光電經緯儀是具有自動跟蹤和實施測量功能的大型光電測量儀器，主要用于對飛 機、星體和其他運動物體運動信息(軌跡、速度、加速度)的獲取和測量。測量電視是光電 經緯儀對物體運動信息進行精確測量的重要設備，其測量的精度不但和攝像幀頻有關，而 且和攝像幀頻漂移有關。因此為獲得較高的測量精度應保證測量電視攝像幀頻的漂移在保 精度的范圍內。實際的光電測量設備中由于測量電視系統電路的延時效應和漂移以及軟件 設計的優劣都會造成一定程度的攝像幀頻漂移，是影響測量電視獲取運動物體運動信息精 度的重要因素。長期以來對光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測沒有相應的檢測方法 可以參考。
技術實現思路
本專利技術的目的在于建立一種，從攝 像幀頻漂移角度分析測量電視測量誤差，評價測量電視測量精度。本專利技術要解決的技術問題是提供一種光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測 方法。解決技術問題的技術方案如圖1所示包括構建時鐘靶標1，時鐘靶標、平行光管與 經緯儀按固定位置擺放2，調節時鐘靶標亮度與測量電視焦距使成像清晰3，設置時鐘靶標 的點亮頻率4，測量電視在設定的攝像頻率下進行攝像并啟動時鐘靶標5，處理圖像數據評 價攝像幀頻漂移程度6。具體方法步驟為第一步、構建時鐘靶標；如圖2所示包括電源系統7、發光二極管顯示屏8、賽靈思 公司生產的現場可編程門陣列9、設置操作模塊及外圍輔助電路10 ；電源系統7同時與發 光二極管顯示屏8、現場可編程門陣列9、設置操作模塊及外圍輔助電路10連接，設置操作 模塊及外圍輔助電路10的輸出端與發光二極管顯示屏8連接，現場可編程門陣列9與設 置操作模塊及外圍輔助電路10雙向連接，現場可編程門陣列9的輸出端與發光二極管顯 示屏8連接；利用現場可編程門陣列9編程產生計時精度優于1 μ s的時鐘信號，通過設置 操作模塊及外圍輔助電路10可以調節發光二極管顯示屏8的亮度和點亮的頻率，點亮頻 率的調節范圍分10Hz、100Hz、1000Hz、IOKHzUOOKHz五檔位，發光二極管顯示屏8中的每 個二極管工作中依次顯示的八種狀態如圖3所示，發光二極管顯示屏8上共有三組發光二 極管顯示區如圖4所示，由Xl區11、Χ512區12、Χ512Χ512區13組成，Xl區11中每 個二極管的每種狀態代表一個設定的間間隔t，X512區12中每個二極管的每種狀態代表 512t，X 512 X 512區13中每個二極管的每種狀態代表262144t，時鐘靶標工作時按照設定 的時間間隔t依次顯示每個二極管的八種狀態，依次點亮三個顯示區，這樣當三個區的二 極管為全亮狀態時，可以精確計時的時間為16777216t，計時的分辨度為一個t ；4第二步、時鐘靶標1、平行光管16與光電經緯儀14按固定位置擺放；使光電經緯 儀測量電視望遠鏡15的光軸、平行光管16的光軸和時鐘靶標1的顯示屏中心在同一水平 直線上，使時鐘靶標1在平行光管16的焦面上，平行光管16向光電經緯儀測量電視望遠鏡 15發出時鐘靶標1的平行光；第三步、調節時鐘靶標1亮度與測量電視焦距使成像清晰；開啟時鐘靶標1，調節 時鐘靶標1的亮度和光電經緯儀測量電視望遠鏡15的焦距，使時鐘靶標1的顯示屏幕8能 夠在測量電視內成像清晰，且可分辨每個二極管的狀態；第四步、設置時鐘靶標1的點亮頻率；可選擇10Hz、100Hz、1000Hz、IOKHz、100KHz五檔，檔位越高，測得的攝像幀頻漂移越精確；第五步、測量電視在設定的頻率下進行攝像，啟動時鐘靶標1 ；使測量電視在設定 的頻率下進行攝像，將設置好的時鐘靶標1切換到測試模式，啟動時鐘靶標1，持續工作一 段時間，獲取足夠的攝像幀檢測樣本；第六步、處理圖像數據評價攝像幀頻漂移程度；對測量電視拍攝的圖像進行逐幀 回放，計數每幀圖像上記錄的發光二極管狀態的個數，求出相鄰圖像記錄的發光二級管狀 態個數的差值，根據狀態個數的差值和所設定的時鐘靶標1的點亮頻率換算出相鄰圖像拍攝的時間差，構成時間序列A It1, t2，t^-tj，求取時間序列A的期望F = ，進而求取ηη時間序列的方差——式中O為時間序列A的方差；η為時間序列A的元素個數；CT ———，η通過給出時間序列A的方差ο就可以對測量電視攝像幀頻漂移程度做出評價，求取的時間 序列A的方差ο越大說明攝像幀頻漂移程度越大，攝像測量的精度越低。求取時間序列A的期望所用公式F = SM^,引自孫榮恒，伊亨云，劉瓊蓀，何中η市，概率論和數理統計，重慶大學出版社，99頁，是解決實際技術問題的公式。η求取時間序列的方差所用公式引自孫榮恒，伊亨云，劉瓊蘇，何σ ~~-，η中市，概率論和數理統計，重慶大學出版社，108頁，是解決實際技術問題的公式。工作原理說明通過以上六個技術步驟測量電視每幀拍攝的圖像上都清晰的記錄 了發光二極管點亮狀態的個數，求出相鄰幀圖像記錄的發光二極管點亮狀態個數的差值， 換算出相鄰幀拍攝 像的時間差，構成一個時間序列Α，通過求出時間序列A的期望F和時 間序列A的方差ο，即可實現對光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的評價。本專利技術的積極效果本專利技術解決了光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移檢測的問 題，該方法操作簡單，無需與經緯儀信號同步，檢測精度高，對分析評價光電經緯儀測量電 視測量精度起到了重要的作用。附圖說明圖1是本專利技術方法的步驟流程示意圖；圖2是本專利技術方法中構建時鐘靶標的系統構成示意圖3是本專利技術方法中時鐘靶標發光二極管工作中依次顯示的八種狀態示意圖；圖4是本專利技術方法中發光二極管顯示屏3個顯示區的示意圖；圖5是本專利技術方法中時鐘靶標、平行光管和光電經緯儀的擺放位置關系示意圖。具體實施例方式本專利技術方法按圖1所示的流程實施，其中構建的時鐘靶標1按圖2所示的構成 實施，電源系統7采用廣州市愛浦電子科技有限公司生產的AC-DC模塊電源WA30-50系 列產品，發光二級管顯示屏幕8由長春希達公司定做，要求發光二級管的響應時間應小于 100ns，現場可編程門陣列(FPGA)9采用賽靈思(Xilinx)公司生產的Xilinx Virtex_4系 列產品。平行光管16的口徑為1500mm，焦距為800mm。時鐘靶標1、平行光管16與光電經 緯儀測量電視的位置按圖5所示的位置擺放，要求時鐘靶標1的中心屏幕、光電經緯儀測量 電視望遠鏡15的光軸和平行光管16的光軸在同一直線上，使成像清晰且可分辨每個發光 二極管的狀態。權利要求一種，其特征在于包括構建時鐘靶標(1)，時鐘靶標與經緯儀按固定位置擺放(2)，調節時鐘靶標亮度與測量電視焦距使成像清晰(3)，設置時鐘靶標的點亮頻率(4)，測量電視在設定的攝像頻率下進行攝像并啟動時鐘靶標(5)，處理圖像數據評價攝像幀頻漂移程度(6)；具體方法步驟為第一步、構建時鐘靶標；包括電源系統(7)、發光二極管顯示屏(8)、賽靈思公司生產的現場可編程門陣列(9)、設置操作模塊及外圍輔助電路(10)；電源系統(7)同時與發光二極管顯示屏(8)、現場可編程門陣列(9)、設置操作模塊及外圍輔助電路(10)連接，設置操作模塊及外圍輔助電路(10)的輸出端與發光二極管顯示屏(8)連接，現場可編程門陣列(9)與設置操本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光電經緯儀測量電視攝像幀頻漂移的檢測方法，其特征在于包括構建時鐘靶標（１），時鐘靶標與經緯儀按固定位置擺放（２），調節時鐘靶標亮度與測量電視焦距使成像清晰（３），設置時鐘靶標的點亮頻率（４），測量電視在設定的攝像頻率下進行攝像并啟動時鐘靶標（５），處理圖像數據評價攝像幀頻漂移程度（６）；具體方法步驟為：第一步、構建時鐘靶標；包括電源系統（７）、發光二極管顯示屏（８）、賽靈思公司生產的現場可編程門陣列（９）、設置操作模塊及外圍輔助電路（１０）；電源系統（７）同時與發光二極管攝像幀檢測樣本；第六步、處理圖像數據評價攝像幀頻漂移程度；對測量電視拍攝的圖像進行逐幀回放，計數每幀圖像上記錄的發光二極管狀態的個數，求出相鄰圖像記錄的發光二級管狀態個數的差值，根據狀態個數的差值和所設定的時鐘靶標（１）的點亮頻率換算出相鄰圖像拍攝的時間差，構成時間序列Ａ：｛ｔ↓［１］，ｔ↓［２］，ｔ↓［３］…ｔ↓［ｎ］｝，求取時間序列Ａ的期望＊＝∑↓［ｉ＝１］↑［ｎ］ｔ↓［ｉ］／ｎ，進而求取時間序列的方差σ＝＊（ｔ↓［ｉ］－＊）↑［２］／ｎ，式中σ為時間序列Ａ的方差；ｎ為時間序列Ａ的元素個數；通過給出時間序列Ａ的方差σ就可以對測量電視攝像幀頻漂移程度做出評價，求取的時間序列Ａ的方差σ越大說明攝像幀頻漂移程度越大，攝像測量的精度越低。顯示屏（８）、現場可編程門陣列（９）、設置操作模塊及外圍輔助電路（１０）連接，設置操作模塊及外圍輔助電路（１０）的輸出端與發光二極管顯示屏（８）連接，現場可編程門陣列（９）與設置操作模塊及外圍輔助電路（１０）雙向連接，現場可編程門陣列（９）的輸出端與發光二極管顯示屏（８）連接；利用現場可編程門陣列（９）編程產生計時精度優于１μｓ的時鐘信號，通過設置操作模塊及外圍輔助電路（１０）可以調節發光二極管顯示屏（８）的亮度和點亮的頻率，點亮頻率的調節范圍分１０Ｈｚ、１００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１０ＫＨｚ、１００ＫＨｚ五檔位，發光二極管顯示屏（８）中的每個二極管工作中依次顯示的八種狀態，發光二極管顯示屏（８）上共有三組發光二極管顯示區，由×１區（１１）、×５１２區（１２）、×５１２×５１２區（１３）組成，×１區（１１）中每個二極管的每種狀態代表一個設定的間間隔ｔ，×５１２區（１２）中每個二極管的每種狀態代表５１２ｔ，×５１２×５１２區（１３）中每個二極管的每種狀態代表２６２１４４ｔ，時鐘靶標工作時按照設定的時間間隔ｔ依次顯示...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧營迎，沈湘衡，蔚素升，寧飛，張波，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：82[中國|長春]