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基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)及其控制方法

文檔序號(hào):2795552閱讀:149來源:國知局
專利名稱:基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)與控制方法,特別是根據(jù)圖像灰度值的大小適時(shí)調(diào)節(jié)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量配光參數(shù)的自動(dòng)配光系統(tǒng)與控制方法。
背景技術(shù)
數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的精度在很大程度上取決于數(shù)字圖像的清晰度,決定數(shù)字圖像清晰度的主要因素是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量用圖像傳感器的技術(shù)質(zhì)量水平和配光的準(zhǔn)確性。工程測(cè)試用圖像傳感器大多是一些特殊制造的高技術(shù)質(zhì)量水平的CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。其中,CCD Charge Coupled Device,電荷藕合器件,CMOS :Complementary Metal Oxide kmiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體,電壓控制的一種放大器件。是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本單元。圖像傳感器自身的精度不存在任何問題,但技術(shù)質(zhì)量水平越高的CCD (或CMOS)圖像傳感器,其光學(xué)敏感性通常亦越強(qiáng),即對(duì)測(cè)試環(huán)境光學(xué)特性的要求越高。正因?yàn)槿绱?,凡是利用CXD (或CMOS)圖像傳感器進(jìn)行工程測(cè)試的場(chǎng)所,均需要為之配置良好的光照環(huán)境 (要求光照均勻且穩(wěn)定、光照既不可太強(qiáng)也不可太弱)。然而,對(duì)于室外用于高速行駛車輛的性能測(cè)試的自然光照環(huán)境,晴天正午時(shí)分的光照度高達(dá)200000LUX。其中,勒克司(lux, 法定符號(hào)Ix)照度單位,為距離一個(gè)光強(qiáng)為led的光源,在1米處接受的照明強(qiáng)度。普通陰雨天的光照度約2000LUX,雷暴雨前烏云壓頂時(shí)的光照度約為lOOLux,夜間的光照度有時(shí)不足lOLux,為了解決光照如此懸殊的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)試問題,傳統(tǒng)的方法是通過調(diào)節(jié)光圈和曝光時(shí)間調(diào)節(jié)進(jìn)入圖像傳感器的透光量,在光線特別弱的時(shí)候輔之閃光進(jìn)行測(cè)量。然而,對(duì)于測(cè)試頻率非常高(每天測(cè)試1000輛以上的車輛)的汽車室外道路性能測(cè)試①由于CXD(或 CMOS)圖像傳感器光圈的調(diào)節(jié)是利用感光器測(cè)出被測(cè)對(duì)象的光照度,再通過機(jī)械裝置自動(dòng)將光圈調(diào)整到一個(gè)合適的數(shù)值,這種調(diào)節(jié)方式需要被測(cè)對(duì)象在設(shè)定的測(cè)試點(diǎn)停留約2秒的時(shí)間,對(duì)于高速運(yùn)行的車輛來講是絕對(duì)不可能的事情;②閃光燈不可能長時(shí)間高速閃亮使用。上述2點(diǎn)原因正是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)試不便用于汽車室外道路試驗(yàn)的原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問題,本發(fā)明提供了一種基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)及其控制方法。一種基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括CCD或CMOS圖像傳感器、四個(gè)光纖收發(fā)器、計(jì)算機(jī)、配光用照明燈和燈光控制器,CCD或CMOS圖像傳感器、第一光纖收發(fā)器、第二光纖收發(fā)器和計(jì)算機(jī)順次連接,計(jì)算機(jī)、第三光纖收發(fā)器、第四光纖收發(fā)器和燈光控制器順次連接,燈光控制器的輸出端與配光用照明燈相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述燈光控制器的輸出端與6 10只配光用照明燈相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述燈光控制器的輸出端用屏蔽信號(hào)線與配光用照明燈相連。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述配光用照明燈分布在道路的兩側(cè)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述CXD或CMOS圖像傳感器的光圈為8。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),第一光纖收發(fā)器與第二光纖收發(fā)器之間,第三光纖收發(fā)器與第四光纖收發(fā)器之間分別用光纜連接。一種基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,包括以下步驟步驟1:啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng);步驟2 計(jì)算機(jī)給CXD或CMOS圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值;步驟3 :(XD或CMOS圖像傳感器拍攝一張圖像;步驟4 計(jì)算機(jī)對(duì)由光纜傳來的圖像信息進(jìn)行分析處理并計(jì)算每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值,若最大灰度點(diǎn)的灰度值Pm在設(shè)定的范圍Pmin ^ Pm ^ Pfflax內(nèi),保持此曝光時(shí)間;若最大灰度點(diǎn)的灰度值Pm不在設(shè)定的范圍內(nèi),首先調(diào)節(jié)曝光時(shí)間當(dāng)曝光時(shí)間t 滿足tmin彡t彡tmax的條件時(shí),若圖像灰度Pm彡P(guān)max,則減小曝光時(shí)間,每次減小At1 ;若圖像灰度Pm SPmin,則增大曝光時(shí)間,每次增大At2 ;當(dāng)曝光時(shí)間已調(diào)至t = tmin或t = tmax時(shí), 測(cè)試系統(tǒng)已不可能通過改變曝光時(shí)間來獲得良好的測(cè)試圖像信息,這時(shí)計(jì)算機(jī)向燈光控制器發(fā)出調(diào)節(jié)點(diǎn)亮照明燈數(shù)量的控制信息,燈光控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)來的控制信息自動(dòng)增加或減少照明燈的數(shù)量,以達(dá)到所需的測(cè)試效果若圖像灰度Pm > Pmax,則減少照明燈的數(shù)量, 直到所有的照明燈全部關(guān)掉;若圖像灰度PM<Pmin,則增加照明燈的數(shù)量,每次增加一組,直到所有的照明燈全部開啟。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),步驟1與2之間還包括以下步驟,測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入自檢,如自檢發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備異常,則計(jì)算機(jī)發(fā)出語音報(bào)警,并在顯示屏上顯示出故障設(shè)備的名稱,如測(cè)試系統(tǒng)全部設(shè)備都工作正常,則進(jìn)行步驟2。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),步驟2中,計(jì)算機(jī)給C⑶或CMOS圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值為50 μ S,若最大灰度點(diǎn)的灰度值PM的取值的最大值Pmax為230和最小值Pmin 為80,當(dāng)曝光時(shí)間t的取值的最大值tmax為100 μ S,最小值tmin為10 μ S,Δ、和Δ t2取值為 5μ S 至 10μ S0作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),每隔固定時(shí)間重新進(jìn)行一次曝光時(shí)間和配光照明燈數(shù)量的調(diào)節(jié)。所述固定時(shí)間優(yōu)選為5s至10s。本發(fā)明的有益效果是按照本發(fā)明所提供的測(cè)試系統(tǒng)與控制方法,在可能遇到的各種天氣條件下均可得到良好的測(cè)試結(jié)果。對(duì)于室外用于高速行駛車輛的性能測(cè)試的自然光照環(huán)境,本發(fā)明解決光照懸殊的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)試問題,滿足測(cè)試頻率非常高(每天測(cè)試1000輛以上的車輛)的汽車室外道路性能測(cè)試使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)試方便的應(yīng)用于汽車室外道路試驗(yàn)。


圖1是本發(fā)明基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法的流程圖。圖中各部件名稱如下
1、1'-第一組照明燈,2、2'-第二組照明燈,3、3'-第三組照明燈,4、4'-第四組照明燈,5、5'-第五組照明燈,6—安裝支架,7-CXD(CM0S)傳感器,8、11-第一對(duì)光纖收發(fā)器,即第一光纖收發(fā)器8、第二光纖收發(fā)器11,9-燈光控制器,10、12-第二對(duì)光纖收發(fā)器,即第三光纖收發(fā)器12、第四光纖收發(fā)器10,13-計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式下 面結(jié)合

具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示,基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)主要由CCD(或CMOS)圖像傳感器7、光纖收發(fā)器、計(jì)算機(jī)13、配光用照明燈、燈光控制器組成9。其中(XD(或CMOS)圖像傳感器7測(cè)得的圖像信息(電信號(hào))通過光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后由光纜傳送到計(jì)算機(jī)端的光纖收發(fā)器,光纖收發(fā)器再將光信號(hào)變換為原電信號(hào)傳給計(jì)算機(jī);燈光控制器的輸出端用屏蔽信號(hào)線與6 10只配光用照明燈相連,計(jì)算機(jī)發(fā)出的燈光控制信號(hào)通過光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后由光纜傳送到燈光控制器端的光纖收發(fā)器,光纖收發(fā)器再將光信號(hào)變換為電信號(hào)傳給燈光控制器。由于在道路汽車行駛性能測(cè)試過程中,圖像傳感器的光圈不可能適時(shí)調(diào)整,因此將光圈固定在經(jīng)過試驗(yàn)確定的數(shù)值上。光圈的大小與環(huán)境光的強(qiáng)弱及曝光時(shí)間有關(guān),為了避免高速行駛車輛在攝影測(cè)試過程中因拖影帶來的測(cè)試誤差,曝光時(shí)間應(yīng)小于100 μ S ;為了給曝光時(shí)間留有足夠的調(diào)節(jié)范圍,按照50 μ S的曝光時(shí)間確定CCD (或CMOS)圖像傳感器的光圈;為了避免晴天正午時(shí)分導(dǎo)致CCD (或CMOS)圖像傳感器中每個(gè)像元中的電荷量達(dá)到飽和而向周圍擴(kuò)散,使得圖像模糊不易辨認(rèn),經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),光圈定為8能夠獲得良好的測(cè)試效果?;诨叶鹊臄?shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制過程與方法如圖2所示。啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)后,測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入自檢。如自檢發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備異常,則計(jì)算機(jī)發(fā)出語音報(bào)警,并在顯示屏上顯示出故障設(shè)備的名稱,如“圖像傳感器故障”或“燈光控制器故障”等;若測(cè)試系統(tǒng)全部設(shè)備都工作正常,計(jì)算機(jī)給CXD (或CMOS)圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值(50yS), CCD (或CMOS)圖像傳感器拍攝一張圖像,計(jì)算機(jī)對(duì)由光纜傳來的圖像信息進(jìn)行分析處理并計(jì)算每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值,若最大灰度點(diǎn)的灰度值在設(shè)定的范圍(230 > Pm >80)內(nèi),保持此曝光時(shí)間。為了避免雷暴天氣環(huán)境光大幅跳躍變化對(duì)測(cè)試效果的影響,每隔5分鐘(選優(yōu)5分鐘,但不限于5分鐘,如可以為4至20分鐘等等)重新進(jìn)行一次曝光時(shí)間和配光照明燈數(shù)量的調(diào)節(jié)。若最大灰度點(diǎn)的灰度值不在設(shè)定的范圍(230 ^ Pm ^ 80)內(nèi),首先調(diào)節(jié)曝光時(shí)間 當(dāng)曝光時(shí)間t滿足10 μ S彡t彡100 μ S的條件時(shí),若圖像灰度Pm彡230,則減小曝光時(shí)間, 每次減小10 μ S (也可以設(shè)為5至15 μ S);若圖像灰度Pm彡80,則增大曝光時(shí)間,每次增大 10 μ S。當(dāng)曝光時(shí)間已調(diào)至t = IOyS或t= 100 μ S時(shí),測(cè)試系統(tǒng)已不可能通過改變曝光時(shí)間來獲得良好的測(cè)試圖像信息,這時(shí)計(jì)算機(jī)向燈光控制器發(fā)出調(diào)節(jié)點(diǎn)亮照明燈數(shù)量的控制信息,燈光控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)來的控制信息自動(dòng)增加或減少照明燈的數(shù)量,以達(dá)到所需的測(cè)試效果若圖像灰度230,則減少照明燈的數(shù)量,每次減少一組,其減少照明燈數(shù)量的順序是5、5' -4,4' -3,3' -2,2' -IU',直到所有的照明燈全部關(guān)掉;若圖像灰度80,則增加照明燈的數(shù)量,每次增加一組,其增加照明燈數(shù)量的順序是1、1' 一2、 2' -3,3' -4,4' -5,5',直到所有的照明燈全部開啟。經(jīng)過在各種不同天氣的不同光照環(huán)境下進(jìn)行了長達(dá)5000小時(shí)的試驗(yàn),按照本發(fā)明所提供的測(cè)試系統(tǒng)與控制方法,在可能遇到的各種天氣條件下均可得到良好的測(cè)試結(jié)果。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),其特征在于所述系統(tǒng)包括CCD或 CMOS圖像傳感器(7)、四個(gè)光纖收發(fā)器、計(jì)算機(jī)(13)、配光用照明燈和燈光控制器(9),CCD 或CMOS圖像傳感器(7)、第一光纖收發(fā)器(8)、第二光纖收發(fā)器(11)和計(jì)算機(jī)(1 順次連接,計(jì)算機(jī)(13)、第三光纖收發(fā)器(12)、第四光纖收發(fā)器(10)和燈光控制器(9)順次連接, 燈光控制器(9)的輸出端與配光用照明燈相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),其特征在于所述燈光控制器(9)的輸出端與6 10只配光用照明燈相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),其特征在于所述燈光控制器(9)的輸出端用屏蔽信號(hào)線與配光用照明燈相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),其特征在于所述配光用照明燈分布在道路的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng),其特征在于所述 CXD或CMOS圖像傳感器的曝光時(shí)間設(shè)為50 μ S,光圈為8。
6.一種基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,其特征在于包括以下步驟,步驟1 啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng);步驟2 計(jì)算機(jī)給CCD或CMOS圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值;步驟3 :(XD或CMOS圖像傳感器拍攝一張圖像;步驟4 計(jì)算機(jī)對(duì)由光纜傳來的圖像信息進(jìn)行分析處理并計(jì)算每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值,若最大灰度點(diǎn)的灰度值Pm在設(shè)定的范圍Pmin ^ P ^ Pfflax內(nèi),保持此曝光時(shí)間;若最大灰度點(diǎn)的灰度值Pm不在設(shè)定的范圍內(nèi),首先調(diào)節(jié)曝光時(shí)間當(dāng)曝光時(shí)間t滿足 tmin彡t彡tmax的條件時(shí),若圖像灰度Pm彡P(guān)max,則減小曝光時(shí)間,每次減小At1 ;若圖像灰度Pm彡P(guān)min,則增大曝光時(shí)間,每次增大Δ t2 ;當(dāng)曝光時(shí)間已調(diào)至t = tmin或t = tmax時(shí),測(cè)試系統(tǒng)已不可能通過改變曝光時(shí)間來獲得良好的測(cè)試圖像信息,這時(shí)計(jì)算機(jī)向燈光控制器發(fā)出調(diào)節(jié)點(diǎn)亮照明燈數(shù)量的控制信息,燈光控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)來的控制信息自動(dòng)增加或減少照明燈的數(shù)量,以達(dá)到所需的測(cè)試效果若圖像灰度PM>Pmax,則減少照明燈的數(shù)量,直到所有的照明燈全部關(guān)掉;若圖像灰度P1SPmin,則增加照明燈的數(shù)量,每次增加一組,直到所有的照明燈全部開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,其特征在于步驟1與2之間還包括以下步驟,測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入自檢,如自檢發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備異常, 則計(jì)算機(jī)發(fā)出語音報(bào)警,并在顯示屏上顯示出故障設(shè)備的名稱,如測(cè)試系統(tǒng)全部設(shè)備都工作正常,則進(jìn)行步驟2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,其特征在于步驟2中,計(jì)算機(jī)給CCD或CMOS圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值為50 μ S,若最大灰度點(diǎn)的灰度值PM的取值的最大值Pmax為230和最小值Rnin為80,當(dāng)曝光時(shí)間t的取值的最大值tmax為1001^,最小值^ 為IOyS, At1和At2取值為5yS至10yS。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,其特征在于每隔固定時(shí)間重新進(jìn)行一次曝光時(shí)間和配光照明燈數(shù)量的調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)的控制方法,其特征在于所述固定時(shí)間為k至10s。
全文摘要
本發(fā)明提供了基于灰度的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量自動(dòng)配光系統(tǒng)及其控制方法,所述系統(tǒng)包括CCD或CMOS圖像傳感器、四個(gè)光纖收發(fā)器、計(jì)算機(jī)、配光用照明燈和燈光控制器,CCD或CMOS圖像傳感器、第一光纖收發(fā)器、第二光纖收發(fā)器和計(jì)算機(jī)順次連接,計(jì)算機(jī)、第三光纖收發(fā)器、第四光纖收發(fā)器和燈光控制器順次連接,燈光控制器的輸出端與配光用照明燈相連。所述方法包括以下步驟,步驟1啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng);步驟2計(jì)算機(jī)給CCD或CMOS圖像傳感器賦曝光時(shí)間的初值;步驟3CCD或CMOS圖像傳感器拍攝一張圖像;步驟4計(jì)算機(jī)對(duì)由光纜傳來的圖像信息進(jìn)行分析處理并計(jì)算每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值。按照本發(fā)明所提供的測(cè)試系統(tǒng)與控制方法,在可能遇到的各種天氣條件下均可得到良好的測(cè)試結(jié)果。
文檔編號(hào)G03B15/05GK102384743SQ20111031233
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者何耀華, 廖聰, 張國方, 柯捷, 柴春輝, 王北平, 王道斌, 陳靜 申請(qǐng)人:上汽通用五菱汽車股份有限公司, 武漢理工大學(xué)
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