[发明专利]数字摄影测量光学参数自动配置系统

说明书

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10Lux。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：