[发明专利]一种分时二路图像采集装置及其标定方法在审

专利信息
申请号: 201310749959.0 申请日: 2013-12-30
公开(公告)号: CN103780844A 公开(公告)日: 2014-05-07
发明(设计)人: 杨华;尹周平;熊有伦;张步阳;张冰;冯佳乐 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: H04N5/235 分类号: H04N5/235;G06T7/00;G03B39/00
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 朱仁玲
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 分时 图像 采集 装置 及其 标定 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于图像采集技术领域,更具体地,涉及一种分时二路图像采集装置及其标定方法。

背景技术

高速摄影是指相机采图频率大于128幅/秒,可连续获得3幅以上的摄影,而要实现高速摄影的必备仪器是高速摄像机,高速摄像机在科研及其他诸多领域应用非常广泛,常被用作记录分析物体的运动变化,甚至生物器官、微生物、分子的运动,例如在粒子图像测速领域,高速摄像机已经成为不可缺少的工具。

粒子图像测速技术是图象分析技术的一种,采用两个时间间隔很短的脉冲激光光源照亮所需要测量的流场,利用高速摄像机将所照明的流场中的示踪粒子记录下来,利用计算机进行图象处理得到示踪粒子的速度场的信息,从而反映流体速度场的一种技术。

现代高速相机的图像传感器一般为CCD或CMOS器件,单一图像传感器芯片要达到纳秒级时间间隔的采图频率价格极其昂贵,从而大大限制了高速相机的使用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种分时二路图像采集装置及其标定方法,能有效解决现有技术中单一图像传感器芯片要达到超高速纳秒级别时间间隔的采图频率,价格极其昂贵的技术问题,使采图频率明显提高,同时保证了采图的准确性,且装置结构简单,成本低。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种分时二路图像采集装置,其特征在于,包括镜头、二分棱镜、第一图像传感器、控制器和第二图像传感器;所述二分棱镜位于所述镜头的输出光路上,用于将入射光束分成两个光强相同的子光束,所述第一图像传感器和所述第二图像传感器分别位于两子光束的输出光路上,所述控制器分别连接所述第一图像传感器和所述第二图像传感器,用于控制所述第一图像传感器和所述第二图像传感器依次分时触发曝光,以获得不同时刻的物体图像,达到单个图像传感器两倍的图像采集帧率。

优选地,所述控制器具体通过如下方式控制所述第一图像传感器和所述第二图像传感器依次分时触发曝光:控制所述第一图像传感器曝光,经过时间△T1,控制所述第二图像传感器曝光,再经过时间△T2,控制所述第一图像传感器再次曝光,如此重复以上过程,其中,所述第一图像传感器单次曝光采集图像的时间为△t1,所述第二图像传感器单次曝光采集图像的时间为△t2,△t1<△T1<TC1-△t2,0<△t2<TC1-△t1,TC1为所述第一图像传感器采集图像的周期。

优选地,所述二分棱镜为半透半反棱镜。

优选地,所述第一图像传感器和所述第二图像传感器为数字图像传感器芯片组成的感光阵列。

按照本发明的另一方面,提供了一种分时二路图像采集装置的标定方法,其特征在于,至少包括几何标定和亮度标定其中之一;所述几何标定具体为:在镜头前放置方格或点阵标定板,控制两个图像传感器进行曝光采图,对每个图像传感器采集的图像进行去镜头畸变处理及坐标变换,使同一物体出现在所有传感器的同一位置;所述亮度标定具体为:控制两个图像传感器同时曝光,同一时刻拍摄到同一物体的两张图像,以其中一张为标准,对亮度大于该图像的其他图像进行亮度减弱处理,对亮度小于该图像的其他图像进行亮度增强处理,然后根据灰度直方图精细调整,使所有图像亮度一致。

优选地,所述几何标定进一步通过如下方式实现:以其中一个图像传感器为标准,将另一个图像传感器的传感面的像素坐标左乘从而使同一物体出现在所有传感器的同一位置,其中,M1为标定板与作为标准的图像传感器的位置关系,M2为标定板与另一个图像传感器的位置关系。

总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:

1、采用两个图像传感器并行采集的方式,通过控制单一图像传感器芯片的采图顺序,使后者在前一个图像传感器的曝光间隔内采图,使相同时间周期内的采图次数增多,采图频率为单个图像传感器采图频率的两倍,可实现图像的高速及超高速采集。

2、通过几何标定和亮度标定,同时实现两张采图图片位置对应和亮度相同,保证了采图的准确性。

3、装置结构简单,用双传感器芯片结构代替单传感器芯片结构实现同样高的采样频率,成本明显降低。

附图说明

图1是本发明实施例的分时二路图像采集装置结构示意图;

图2是本发明实施例的分时二路图像采集装置中控制器的控制时序图。

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