一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法，主要應(yīng)用于空間交會(huì)測(cè)量相機(jī)的曝光時(shí)間調(diào)整【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的方法確定滯環(huán)轉(zhuǎn)捩距離后，引入滯環(huán)防抖技術(shù)，根據(jù)先驗(yàn)測(cè)量距離變化關(guān)系，構(gòu)成防抖閉環(huán)系統(tǒng)，即根據(jù)先驗(yàn)測(cè)量距離的變化特征判斷目標(biāo)是接近還是撤離狀態(tài)，將當(dāng)前幀距離減去前一幀距離獲得幀間移動(dòng)量，如果連續(xù)5幀幀間移動(dòng)量之和大于零即表示目標(biāo)為撤離狀態(tài)否則即為接近狀態(tài)，設(shè)定對(duì)應(yīng)的滯環(huán)防抖波動(dòng)余量，當(dāng)連續(xù)5幀幀間移動(dòng)量之和大于防抖波動(dòng)余量時(shí)將進(jìn)行對(duì)應(yīng)積分時(shí)間調(diào)整，以此狀態(tài)實(shí)現(xiàn)積分時(shí)間穩(wěn)定過(guò)渡避免積分時(shí)間抖動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法，主要應(yīng)用于空間交會(huì)測(cè)量相機(jī)的曝光時(shí)間調(diào)整【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天任務(wù)數(shù)量和種類的日益增多，尤其是在軌抓捕、釋放以及修復(fù)技術(shù)等空間操作任務(wù)的迫切需求，使得航天器交會(huì)對(duì)接技術(shù)取得快速進(jìn)步。交會(huì)測(cè)量相機(jī)是追蹤飛行器與目標(biāo)飛行器交會(huì)對(duì)接的近距離光學(xué)測(cè)量設(shè)備。
[0003]交會(huì)測(cè)量相機(jī)安裝在追蹤飛行器上，由角反射器組成的目標(biāo)標(biāo)志器安裝在目標(biāo)飛行器上。其功能是在追蹤飛行器與目標(biāo)飛行器交會(huì)對(duì)接時(shí)規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)，通過(guò)交會(huì)測(cè)量相機(jī)對(duì)目標(biāo)標(biāo)志器成像，運(yùn)用圖像處理算法可以得到相機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于目標(biāo)標(biāo)志器坐標(biāo)系的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)角。
[0004]交會(huì)測(cè)量相機(jī)研制難點(diǎn)之一是要求在Im到20m距離范圍內(nèi)具有較高的位置和姿態(tài)測(cè)量精度，同時(shí)要求具有較高的數(shù)據(jù)更新率和較短的數(shù)據(jù)延遲時(shí)間，需要通過(guò)照明光源對(duì)目標(biāo)標(biāo)志器照明獲得穩(wěn)定而快速的圖像數(shù)據(jù)。
[0005]因此如何獲得穩(wěn)定而快速的圖像數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)高精度、高數(shù)據(jù)更新率的測(cè)量目標(biāo)，是交會(huì)測(cè)量相機(jī)研制過(guò)程中的技術(shù)難題。通常方法主要通過(guò)對(duì)全視場(chǎng)多目標(biāo)點(diǎn)成像，利用圖像處理算法計(jì)算各個(gè)目標(biāo)灰度水平，根據(jù)測(cè)量算法需求的灰度水平調(diào)整對(duì)應(yīng)的積分時(shí)間，但是這種方法只能保證目標(biāo)回光輻射亮度均勻穩(wěn)定的主動(dòng)發(fā)光目標(biāo)獲得較好的圖像，而對(duì)于輻射亮度隨測(cè)量距離不斷變化的被動(dòng)發(fā)光目標(biāo)并不能保證獲得穩(wěn)定的目標(biāo)圖像，本發(fā)明的方法提出解決了對(duì)于輻射亮度隨測(cè)量距離不斷變化的被動(dòng)發(fā)光目標(biāo)無(wú)法獲得穩(wěn)定測(cè)量圖像的技術(shù)難題。
[0006]文獻(xiàn)如下:
[0007][I]王銳，邵曉鵬，徐軍等，基于定標(biāo)積分時(shí)間法提高紅外成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的研究，紅外技術(shù)，2009年第31卷第7期
[0008][2]王茹，王翠亞，李金霞，基于CPLD的T⑶150ID型線陣CXD自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，光學(xué)學(xué)報(bào)，2008年I期
[0009][3]Elizabeth Tanner, Stephen Granade, and Charles A, Whitehead,Autonomousrendezvous and docking sensor suite, Proceedings of SPIE Vol.5086(2003)
[0010]文獻(xiàn)情況:
[0011]文獻(xiàn)[I]通過(guò)把探測(cè)到的目標(biāo)或場(chǎng)景的信息作為反饋量自適應(yīng)地調(diào)節(jié)曝光時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)調(diào)整，從而獲得一個(gè)較寬的動(dòng)態(tài)范圍；
[0012]文獻(xiàn)[2]將傳統(tǒng)的閾值分割和曝光時(shí)間自適應(yīng)技術(shù)結(jié)合，根據(jù)CCD應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖像二值圖評(píng)估光照強(qiáng)度浮動(dòng)，調(diào)整積分時(shí)間；
[0013]文獻(xiàn)[3]通過(guò)分析圖像灰度水平，調(diào)整光源發(fā)光強(qiáng)度和積分時(shí)間，獲得穩(wěn)定的測(cè)量圖像。
[0014]文獻(xiàn)[1-3]中曝光時(shí)間調(diào)整方法需要經(jīng)過(guò)多次積分時(shí)間調(diào)節(jié)才能達(dá)到比較合適的狀態(tài)，而且對(duì)于不斷變化的目標(biāo)，調(diào)節(jié)積分時(shí)間的次數(shù)不能確定，最終導(dǎo)致圖像輸出的幀頻也比較低。
[0015]交會(huì)測(cè)量相機(jī)為點(diǎn)光源成像，從最遠(yuǎn)距離25m至最近距離Im由于測(cè)量距離跨度較大而導(dǎo)致目標(biāo)圖像無(wú)法穩(wěn)定在一定的灰度水平范圍。目標(biāo)亮度過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)圖像溢出甚至產(chǎn)生拖尾；目標(biāo)亮度過(guò)弱會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)無(wú)法識(shí)別，從而影響后續(xù)目標(biāo)標(biāo)志器特征識(shí)別算法的正常工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法。
[0017]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0018]本發(fā)明的一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法，該方法的步驟為:
[0019]I)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)上的曝光時(shí)間等級(jí)N和測(cè)量距離范圍Lmin-Lmax,計(jì)算滯環(huán)轉(zhuǎn)淚距尚 Lm = (Lmax/Lmin)m/NXLmin ；m = 1,2U_1 ；
[0020]2)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax和數(shù)據(jù)更新率K (赫茲)，計(jì)算滯環(huán)防抖波動(dòng)余量AL，AL = aXVmax/K;a為整數(shù)，4彡a彡12 ；
[0021]3) 一檔曝光時(shí)間與二檔曝光時(shí)間切換策略如下:
[0022]i當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足Lmin < L < L1，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持I檔曝光時(shí)間；
[0023]?當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足L1+ Λ L < L < L2,不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間；
[0024]iii當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足L1彡L彡L1+ Δ L,交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., za,當(dāng)z2+z3+“*+za-(a_l) Xz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離za > L1+Λ ?曝光時(shí)間等級(jí)由I檔更改為2檔；
[0025]iv當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足L1彡L彡L1+ Δ L時(shí),交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,…，za,當(dāng)z2+z3+“*+za-(a_l) Xz,O時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn)，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離ZaI1時(shí)，曝光時(shí)間等級(jí)由2檔更改為I檔；
[0026]V當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足L1彡L彡L1+ Λ L時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., za,當(dāng)z2+z3+“*+za-(a_l) Xz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離za ( L1+Λ ?不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；
[0027]vi當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足L1彡L彡L1+ Δ L時(shí),交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,…，za,當(dāng)z2+z3+“*+za-(a_l) Xz,O時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn)，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Za ^ L1，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；
[0028]4)m檔曝光時(shí)間與m+1檔曝光時(shí)間切換策略同步驟3)中一檔曝光時(shí)間與二檔曝光時(shí)間切換策略。
[0029]有益效果
[0030]本發(fā)明設(shè)計(jì)了以曝光時(shí)間等級(jí)變換和滯環(huán)防抖工作機(jī)理為基礎(chǔ)，通過(guò)考慮目標(biāo)圖像在不同測(cè)量距離的能量差異即能量變化和距離平方成反比，從而有效地將密特觸發(fā)器原理和分段積分時(shí)間策略結(jié)合起來(lái)，有效地解決了目標(biāo)圖像能量隨測(cè)量距離變化而影響交會(huì)測(cè)量子系統(tǒng)正常測(cè)量的問(wèn)題，增強(qiáng)交會(huì)測(cè)量子系統(tǒng)在大范圍復(fù)雜環(huán)境下的工作能力。文獻(xiàn)[1-3]中曝光時(shí)間調(diào)整方法需要經(jīng)過(guò)多次積分時(shí)間調(diào)節(jié)才能達(dá)到比較合適的狀態(tài)，而且對(duì)于不斷變化的目標(biāo)，調(diào)節(jié)積分時(shí)間的次數(shù)不能確定，最終導(dǎo)致圖像輸出的幀頻也比較低。因?yàn)楸景l(fā)明提出的曝光時(shí)間調(diào)整方法較文獻(xiàn)[1-3]中的曝光時(shí)間處理算法在復(fù)雜空間環(huán)境下的適應(yīng)能力上有明顯提高，并極大地降低了曝光時(shí)間調(diào)整周期和硬件系統(tǒng)復(fù)雜度。
[0031]本發(fā)明設(shè)計(jì)了基于滯環(huán)防抖原理的相機(jī)曝光時(shí)間調(diào)整方法，同時(shí)能夠降低復(fù)雜空間操作過(guò)程對(duì)積分時(shí)間的影響，增強(qiáng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)在復(fù)雜操作工況下的工作能力。
[0032]本發(fā)明的方法可以有效降低發(fā)光系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和積分時(shí)間調(diào)整復(fù)雜度，使用于場(chǎng)景復(fù)雜的空間應(yīng)用，考慮了目標(biāo)圖像在不同測(cè)量距離之間的物理特征差異，通過(guò)積分時(shí)間調(diào)整將目標(biāo)圖像灰度水平穩(wěn)定在相機(jī)測(cè)量系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作的范圍之內(nèi)，有效地解決了目標(biāo)能量過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的問(wèn)題，從而為準(zhǔn)確的光點(diǎn)提取奠定基礎(chǔ)。
[0033]本發(fā)明的方法為高魯棒性、高刷新率交會(huì)測(cè)量相機(jī)的研制具有重要工程使用價(jià)值。
[0034]本發(fā)明的方法充分考慮了目標(biāo)圖像在不同測(cè)量距離之間的物理特征差異，通過(guò)積分時(shí)間調(diào)整將目標(biāo)圖像灰度水平穩(wěn)定在相機(jī)測(cè)量系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作的范圍之內(nèi)，有效地解決了目標(biāo)能量過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的問(wèn)題，從而為準(zhǔn)確的光點(diǎn)提取奠定基礎(chǔ)。
[0035]本發(fā)明的方法確定滯環(huán)轉(zhuǎn)捩距離后，引入滯環(huán)防抖技術(shù)，根據(jù)先驗(yàn)測(cè)量距離變化關(guān)系，構(gòu)成防抖閉環(huán)系統(tǒng)，即根據(jù)先驗(yàn)測(cè)量距離的變化特征判斷目標(biāo)是接近還是撤離狀態(tài)，將當(dāng)前幀距離減去前一幀距離獲得幀間移動(dòng)量，如果連續(xù)5幀幀間移動(dòng)量之和大于零即表示目標(biāo)為撤離狀態(tài)否則即為接近狀態(tài)，設(shè)定對(duì)應(yīng)的滯環(huán)防抖波動(dòng)余量，當(dāng)連續(xù)5幀幀間移動(dòng)量之和大于防抖波動(dòng)余量時(shí)將進(jìn)行對(duì)應(yīng)積分時(shí)間調(diào)整，以此狀態(tài)實(shí)現(xiàn)積分時(shí)間穩(wěn)定過(guò)渡避免積分時(shí)間抖動(dòng)。
[0036]完成積分轉(zhuǎn)捩距離等比數(shù)列和滯環(huán)防抖技術(shù)應(yīng)用策略結(jié)合，在連續(xù)跟蹤過(guò)程中，完成積分時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全測(cè)量距離內(nèi)積分時(shí)間穩(wěn)定調(diào)整。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為實(shí)施例中曝光時(shí)間切換圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]實(shí)施例
[0040]如圖1所示，
[0041]I)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)上的曝光時(shí)間等級(jí)N = 3和測(cè)量距離范圍Lmin = lm, Lmax =20m,計(jì)算滯環(huán)轉(zhuǎn)捩距離L1 = 2.71m、L2 = 7.37m。
[0042]2)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax = 0.3m/s和數(shù)據(jù)更新率K (赫茲)=5Hz，計(jì)算滯環(huán)防抖波動(dòng)余量AL，AL = a XVmax/K = 0.36 (m);其中a取值為6 ；
[0043]3) 一檔曝光時(shí)間與二檔曝光時(shí)間切換策略如下:
[0044]i當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足Im < L < 2.71m時(shí)，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持I檔曝光時(shí)間；例如L=L 5m，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持I檔曝光時(shí)間；
[0045]?當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足3.07m < L < 7.37m時(shí)，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間；例如L = 5.5m，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間；
[0046]iii當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足2.71 < L < 3.07時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., Z6,當(dāng)ZdzfMz6-SXz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Z6 >3.07,曝光時(shí)間等級(jí)由
I檔更改為 2 檔；例如 L = 2.96m, Z1 = 2.98, Z2 = 3.00, Z3 = 3.01, Z4 = 3.02, Z5 = 3.05,Z6 = 3.08，滿足z2+z3+-+z6-5xzi>0且Z6 > 3.07，將曝光時(shí)間由I檔更改為2檔；
[0047]iv當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足2.71 < L < 3.07時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,…^,當(dāng)叾^一…+叾^父叾巧時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn)，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Z6 < 2.71時(shí)，曝光時(shí)間等級(jí)由 2 檔更改為 I 檔；例如 L = 2.80，Z1 = 2.78，Z2 = 2.77，Z3 = 2.76，Z4 = 2.74，Z5 =
2.72，Z6 = 2.69，滿足z2+z3+-+z6-5xzi<0且Z6 < 2.71，將曝光時(shí)間由2檔更改為I檔；
[0048]V當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離2.71 < L < 3.07時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6幀數(shù)據(jù)并定義為ZpZyZ3,..., Z6,當(dāng)ZfZfMZ6-SXZ1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退,在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Z6 ^3.07,不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；例如L = 2.94m, Z1=2.96，Z2 = 2.98，Z3 = 2.99，Z4 = 3.00，Z5 = 3.03，Z6 = 3.06，滿足 z2+z3+…+ζβ~5 X Z1X)且Z6 < 3.07，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；
[0049]vi當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離2.71 < L < 3.07時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6幀數(shù)據(jù)并定義為Z1, ζ2, Z3,..., Z6,當(dāng)ZfzfMz6-SXzO時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn),在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Z6 ^ 2.71，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；例如L = 2.84，Z1=2.82, Z2 = 2.81，Z3 = 2.80，Z4 = 2.78，Z5 = 2.76，Z6 = 2.73，滿足 ζ2+ζ3+…+ζβ~5 X ζ,Ο且4 > 2.71，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；
[0050]4) 二檔曝光時(shí)間與三檔曝光時(shí)間切換策略如下:
[0051]i當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足3.07m < L < 7.37m時(shí)，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間；例如L = 5.5m，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間；
[0052]?當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足7.73m < L < 20m時(shí)，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持3檔曝光時(shí)間；例如L = 10m，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持3檔曝光時(shí)間；
[0053]iii當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足7.37m ^ L ^ 7.73m時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., Z6,當(dāng)ZdzfMz6-SXz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離26>7.73m，曝光時(shí)間等級(jí)由 2 檔更改為 3 檔；例如 L = 7.60m, Z1 = 7.62m, z2 = 7.65m, z3 = 7.68m, z4 = 7.70m,z5 = 7.72m，z6 = 7.75m，滿足 z2+z3+…+z6_5X Z1X)且 z6 > 7.73m，將曝光時(shí)間由 2 檔更改為3檔；
[0054]iv當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L滿足7.37m ^ L ^ 7.73m時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6巾貞數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., Z6,當(dāng)ZdzfMz6-SXzO時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn)，在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Z6 < 7.37m時(shí)，曝光時(shí)間等級(jí)由 3 檔更改為 2 檔；例如 L = 7.52m, Z1 = 7.51m, z2 = 7.49m, z3 = 7.46m, z4 = 7.43m,z5 = 7.39m, z6 = 7.35m，滿足 z2+z3+…+z6_5X Zl〈0 Kz6 <7.37m，將曝光時(shí)間由 3 檔更改為2檔；
[0055]V當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離7.37m彡L彡7.73m時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6幀數(shù)據(jù)并定義為ZpZyZ3,..., Z6,當(dāng)ZfZfMZ6-SXZ1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退,在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離z6 ( 7.73m，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；例如L = 7.57m,Z1 = 7.59m, z2 = 7.62m, z3 = 7.65m, z4 = 7.67m, z5 = 7.69m, z6 = 7.72m,滿足 z2+z3+...+Z6-5XZ1>0且z6 < 7.73m，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；
[0056]vi當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離7.37m彡L彡7.73m時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后6幀數(shù)據(jù)并定義為Z1, z2, Z3,..., Z6,當(dāng)ZfzfMz6-SXzO時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn),在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離z6 ^ 7.37m，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整；例如L = 7.55m,Z1 = 7.54m, z2 = 7.52m, z3 = 7.49m, z4 = 7.46m, z5 = 7.42m, z6 = 7.38m,滿足 z2+z3+...+Z6-5XZ1<0且z6 > 7.37m，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整。
[0057]本發(fā)明以曝光時(shí)間等級(jí)變換和滯環(huán)防抖工作機(jī)理為基礎(chǔ)，通過(guò)考慮目標(biāo)圖像在不同測(cè)量距離的能量差異，從而有效地將滯環(huán)防抖技術(shù)和分段積分時(shí)間策略結(jié)合起來(lái)，有效地解決了目標(biāo)圖像能量隨測(cè)量距離變化而影響交會(huì)測(cè)量子系統(tǒng)正常測(cè)量的問(wèn)題，增強(qiáng)交會(huì)測(cè)量子系統(tǒng)在大范圍復(fù)雜環(huán)境下的工作能力。相對(duì)傳統(tǒng)曝光時(shí)間調(diào)整方法需要經(jīng)過(guò)多次積分時(shí)間調(diào)節(jié)才能達(dá)到比較合適的狀態(tài)且普遍采用單點(diǎn)切換，圖像輸出的幀頻也比較低且存在因?yàn)閱吸c(diǎn)駐停時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)抖動(dòng)而導(dǎo)致曝光時(shí)間頻繁切換的問(wèn)題。因?yàn)楸景l(fā)明通過(guò)設(shè)置滯環(huán)防抖切換區(qū)且多幀數(shù)據(jù)判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等技術(shù)有效地解決了系統(tǒng)駐停時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)抖動(dòng)而導(dǎo)致曝光時(shí)間頻繁切換的問(wèn)題。為交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)高幀頻圖像輸出的提供了技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)能夠降低了復(fù)雜空間操作過(guò)程對(duì)積分時(shí)間的影響，增強(qiáng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)在復(fù)雜操作工況下的工作能力。
【權(quán)利要求】
1.一種交會(huì)測(cè)量相機(jī)曝光時(shí)間的調(diào)整方法其特征在于步驟為: 1)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)上的曝光時(shí)間等級(jí)N和測(cè)量距離范圍Lmin-Lmax，計(jì)算滯環(huán)轉(zhuǎn)捩距尚 Lm = (Lmax/Lmin)m/NXLmin ；m = I, 2, 3…N-1 ； 2)根據(jù)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的最大運(yùn)動(dòng)速度Vmax和數(shù)據(jù)更新率K(赫茲)，計(jì)算滯環(huán)防抖波動(dòng)余量AL，AL = aXVmax/K;a為整數(shù)，4彡a彡12 ； 3)一檔曝光時(shí)間與二檔曝光時(shí)間切換策略如下: i當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離LminL1，不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持I檔曝光時(shí)間； ?當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L1+ Λ ^ < L < L2,不進(jìn)行曝光時(shí)間切換，維持2檔曝光時(shí)間； iii當(dāng)交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離L1 < L < U+Λρ交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a幀數(shù)據(jù)并定義為ZpZyZ3,…，za,當(dāng)z2+z3+*“+za-(a-l) Xz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退,在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離za> U+Ay曝光時(shí)間等級(jí)由一檔更改為二檔； iv當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離L1 < L < L1+Λ L時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a幀數(shù)據(jù)并定義為Z1,Z2, Z3,…，Za,當(dāng)z2+z3+*“+za-(a-l) Xz,O時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn),在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Za ( L1時(shí)，曝光時(shí)間等級(jí)由二檔更改為一檔； V當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離L1 < L < L1+Λ L時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a幀數(shù)據(jù)并定義為Z1,z2, Z3,..., Za,當(dāng)z2+z3+…+za-(a-l) Xz1X)時(shí),確定當(dāng)前工作狀態(tài)為后退,在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離ZaI1+不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整； vi當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離L1 < L < L1+Λ L時(shí)，交會(huì)測(cè)量相機(jī)開(kāi)始記錄以后a幀數(shù)據(jù)并定義為Z1,Z2, Z3,…，Za,當(dāng)z2+z3+*“+za-(a-l) Xz,O時(shí)確定當(dāng)前工作狀態(tài)為前進(jìn),在確定工作狀態(tài)后，判斷當(dāng)前交會(huì)測(cè)量相機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離Za > L1，不進(jìn)行曝光時(shí)間調(diào)整； 4)m檔曝光時(shí)間與m+1檔曝光時(shí)間切換策略同步驟3)中一檔曝光時(shí)間與二檔曝光時(shí)間切換策略。
【文檔編號(hào)】H04N5/235GK104135625SQ201410354430
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】趙春暉, 郭紹剛, 劉魯, 劉啟海, 華寶成, 龔德鑄 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所