[发明专利]一种光学成像系统精确延时的测量方法

说明书

本发明提出一种光学成像系统精确延时的测量方法，测量过程简便，测量结果更加精确。本发明是将整个光学成像系统视为一个黑匣子，通过建立模拟场景，使光源和相机同步启动，得到场景信号精确的输入时刻，并通过记录场景信号的输入时刻，最终数据的输出时刻，将两个时刻之间的时间差用示波器记录，从而得到精确的系统延时。本发明无需确定光学系统内部各环节的信号的时间延迟，而只确定信号的精确开始时刻和信号的精确输出时刻即可确定整个光学系统的延迟时间，具有实现简便、高效、通用性强的特点。

技术领域

本发明涉及一种光学成像系统延时的测量方法，可应用于多通道输出的面阵、线阵CCD摄像装置、CMOS摄像装置的延迟时间测量。

背景技术

光学成像系统的延迟时间对于实际应用中的测量、跟踪性能的准确性意义重大。延迟时间也是用于跟踪系统等的主要指标之一。光学成像系统的延迟时间用于跟踪系统、测量系统的输入指标，用于计算场景的延迟、跟踪目标的位移起到关键因素。

光学成像系统的各个环节(信号流向)具体如图1所示：光学成像系统对场景进行成像是对场景采样的一个过程，分辨率是空间场景采样的过程。光学系统对特定区域成像，光学影像感应到传感器表面，光学影像是一个连续的模拟影像，传感器对在其表面的光学影像进行采样，传感器的分辨率就是空间采样率。由光学影像变化为光电子信号，再转变为模拟电压信号、数字信号、还有相关的图像处理算法，如彩色差值、色度空间转换、图像增益控制、彩色白平衡、伽玛校正、图像映射等，最终以8位数字信号输出。在信号流向和处理过程中每个环节均对信号有一定延迟，每个延迟时间不等。

如图2所示，传感器曝光开始时刻为T1，传感器输出时刻为T2，在T2时刻输出的传感器输出的数字图像，并不是最终光学成像系统输出的图像，光学成像系统输出数据是在T3时刻。即，光学成像系统精确的延迟时间为T1时刻与T3时刻之间的时间差。最难控制和精确计算的是T2时刻与T3时刻之间的时间，即数据预处理及后处理过程。

常规的光学成像系统延时计算方法是考虑以光学信号的流向为输入，计算信号在每个环节的延迟，到最终输出，即：将从光学信号输入时为起始点，以获取到的数字图像为最终时刻，将这些延迟时间进行叠加，最后获取延迟时间。但是，由于估计的误差性，计算出的延迟时间存在一定误差。

发明内容

本发明提出一种光学成像系统精确延时的测量方法，测量过程简便，测量结果更加精确。

本发明的原理是：

将整个光学成像系统视为一个黑匣子，通过建立模拟场景，使光源和相机同步启动，得到场景信号精确的输入时刻，并通过记录场景信号的输入时刻，最终数据的输出时刻，将两个时刻之间的时间差用示波器记录，从而得到精确的系统延时。

本发明的解决方案如下：

该光学成像系统精确延时的测量方法，包括以下步骤：

1)将被测光学成像系统置于暗室中，在被测光学成像系统的输入侧设置光源，输出侧设置示波器；设置一时序控制器，其控制脉冲输出端分别与被测光学成像系统、光源以及示波器的第一通道连接；被测光学成像系统的信号输出端与示波器的第二通道连接；

2)设置被测光学成像系统工作模式，采用曝光控制时序的起始时刻作为被测成像系统的成像起始时刻；

3)时序控制器产生控制脉冲，该控制脉冲同时作为光源的启动信号、被测光学成像系统的图像获取启动信号以及示波器的第一通道的触发信号；

4)示波器通过第一通道记录控制脉冲的起始时刻，也即场景信号的输入时刻；通过第二通道记录被测光学成像系统输出数据的起始时刻；

5)计算步骤4)所得两个时刻的时间差，即为被测光学成像系统的精确延迟时间。

上述光源可采用LED。