CN107870080B - 用于图像融合系统的延时测量设备及方法 - Google Patents

用于图像融合系统的延时测量设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于图像融合系统的延时测量设备及方法，属于光电领域。所述设备包括：多波段光源、斩波器、第一光电传感器、第二光电传感器及计算装置，所述斩波器用于对所述多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；所述调制光的一部分由所述第一光电传感器转换而形成第一电信号；所述调制光的另一部分入射至待测图像融合系统进行融合；所述第二光电传感器固定在所述待测图像融合系统的显示屏上，用于将所述显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及所述计算装置用于计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。其能够快速精确的测量出待测图像融合系统的延时。

Description

用于图像融合系统的延时测量设备及方法
技术领域
本发明涉及光电领域，具体地，涉及一种用于图像融合系统的延时测量设备及方法。
背景技术
近年来图像融合技术在许多领域得到广泛的应用。与未应用图像融合技术相比，应用图像融合技术的设备(例如，望远镜系统)通常会产生延迟，延迟的高低通常会影响到设备(例如，望远镜系统)的使用效果。因此，延时作为影响图像融合系统功能的重要指标也越来越受到重视，例如，在验收图像融合处理板时，通常需要对图像融合处理板的延时进行测量以评价图像融合处理板的性能。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于图像融合系统的延时测量设备及方法，用于实现对图像融合系统的延时测量。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于图像融合系统的延时测量设备，该设备包括：多波段光源、斩波器、第一光电传感器、第二光电传感器及计算装置，所述斩波器用于对所述多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；所述调制光的一部分由所述第一光电传感器转换而形成第一电信号；所述调制光的另一部分入射至待测图像融合系统进行融合；所述第二光电传感器固定在所述待测图像融合系统的显示屏上，用于将所述显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及所述计算装置用于计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。
可选地，所述设备还包括：信号转接板，用于将所述待测图像融合系统输出的行场同步信号转换成差分信号，并将所述差分信号输出至所述斩波器，所述斩波器根据所述差分信号调整斩波频率。
可选地，所述斩波器的相位被调节以使得所述斩波器的辐射窗口与所述待测图像融合系统中光电探测器的曝光窗口时间相一致。
可选地，所述设备还包括：平行光管，与所述第一光电传感器错位地设置在所述斩波器之后，所述调制光的所述另一部分经由所述平行光管入射至所述待测图像融合系统。
可选地，所述平行光管为离轴反射式平行光管。
可选地，所述设备还包括示波器，用于对所述第一电信号和所述第二电信号的波形进行显示，所述计算装置通过计算所述第一电信号和所述第二电信号的波形的相位延迟来计算所述时间延迟。
可选地，所述斩波器的温度系数小于20ppm/℃。
可选地，所述多波段光源包括积分球以及设置在所述积分球内的溴钨灯。
相应地，本发明实施例还提供一种用于图像融合系统的延时测量方法，所述方法包括：由斩波器对多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；将所述调制光的一部分进行转换而形成第一电信号；将所述调制光的另一部分入射至待测图像融合系统进行融合；将所述待测图像融合系统的显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。
可选地，所述方法还包括：将所述待测图像融合系统输出的行场同步信号转换成差分信号；将所述差分信号输出至所述斩波器；以及所述斩波器根据所述差分信号调整斩波频率。
通过上述技术方案，经由斩波器调制的光一部分直接由光电传感器转换成电信号，另一部分经由待测图像融合系统进行融合并显示后再由另一光电传感器转换成电信号，两个电信号之间的时间延迟即为图像融合系统的延时。所述延时测量设备能够快速精确的测量出待测图像融合系统的延时。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备的结构框图；
图2示出了积分球的示意图；
图3示出了另一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备的结构框图；
图4示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备搭建示意图；以及
图5示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备的结构框图。如图1所示，本发明实施例提供一种用于图像融合系统的延时测量设备，该设备可以包括：多波段光源10、斩波器20、第一光电传感器30、第二光电传感器50及计算装置60，所述斩波器20用于对所述多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源10输出的光包括红外光和可见光；所述调制光的一部分由所述第一光电传感器30转换而形成第一电信号；所述调制光的另一部分由待测图像融合系统40进行融合；所述第二光电传感器50固定在所述待测图像融合系统40的显示屏上，用于将所述显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及所述计算装60置用于计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。由同一光源发出的光一部分直接经由光电传感器转换成电信号，另一部分经由图像融合系统融合并显示后再经由光电传感器转换成电信号，通过测量两个电信号之间的时间延迟就可以测量出图像融合系统的延迟。
多波段光源10可以由积分球和溴钨灯组成，将溴钨灯放置在积分球内，由溴钨灯来产生图像融合系统所需的可见光和红外光束。图2示出了积分球的示意图，积分球可以用作均匀辐射光源，其可以对球内溴钨灯发光的可见光和红外光束进行高效收集。
可以选用斩波频率范围为5Hz至50Hz或者20Hz至50Hz的斩波器，并且斩波器的温度系数可以小于20ppm/℃。所选用的斩波器应使得出射光束频率稳定性满足0.01Hz的精度，并且出射光束经由光电传感器转换成电信号后，该电信号是稳定的矩形波信号。
为了使得延时测量更准确，所采用的第一光电传感器30和第二光电传感器50可以是完全相同的两个光电传感器，从而在测量计算过程中可以忽略光电传感器的响应时间。例如，第一光电传感器30和第二光电传感器50均为光电二极管。
本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备的电源组件可以是能够实现将220V交流电压转换成12V直流电压的电源模块。
图3示出了另一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备的结构框图。参考图3，本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备还可以包括平行光管70，该平行光管70可以与第一光电传感器30错位地设置在所述斩波器20之后，由斩波器20调制后的调制光的所述另一部分经由所述平行光管80入射至所述待测图像融合系统40，平行光管80可以将斩波器20调制后的调制光校正为平行光，相等于将多波段光源10投射的可见光和红外光等效成来自无限远处的平行光，以被待测图像融合系统40中的可见光探测器和红外探测器吸收。向待测图像融合系统40输入平行光有利于图像融合系统实现对可见光图像和红外图像的高精度像素级融合。
可选地，平行光管70可以是离轴反射式平行光管，离轴反射式平行光管可以消除色差对成像质量的干扰，使可见光图像和红外图像融合配准更加精确，并确保融合图像的每个像素都对准，提高待测图像融合系统的融合质量。
本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备是以斩波器辐射的起始时间作为图像融合系统延时的开始时间，为精确确定斩波器辐射的起始时间，需要确保斩波器的辐射窗口与待测图像融合系统中可见光探测器和红外探测器的曝光窗口时间一致。
为确保斩波器的辐射窗口与待测图像融合系统中可见光探测器和红外探测器的曝光窗口时间一致，进一步参考图3，本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备还可以包括信号转接板80，信号转接板80可以将从待测图像融合系统40输出端口输出的行场同步信号的信号格式转换成斩波器20可以接收的信号格式，例如，可以将行场同步信号转换成差分信号。信号转接板80输出的信号可以作为同步控制信号输出至斩波器20，斩波器20将斩波频率调整为与同步控制信号的频率相一致，同步控制信号的频率代表了待测图像融合系统40中的可见光探测器和红外探测器的曝光频率，从而可以促使斩波器的斩波频率和待测融合系统40的输入端的可见光探测器和红外探测器同步。
在斩波器的斩波频率与待测图像融合系统40中的可见光探测器和红外探测器的曝光频率相一致的情况下，二者的工作窗口不一定重合，有可能是交叉重叠。这种情况下，可以对斩波器的相位进行调节以使得斩波器20的辐射窗口与待测图像融合系统40中光电探测器(可见光探测器和红外探测器)的曝光窗口时间相一致，从而使得斩波器输出的光信号可控，并确保第一光电传感器30和第二光电传感器50处于同一时间域，从而保证了延时测量的实时性和准确性。
此外，本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备还可以包括示波器，可以将第一光电传感器30和第二光电传感器50输出的第一电信号和第二电信号输入至示波器进行显示，第一电信号和第二电信号的波形为方波，两个方波之间的相位延迟就是第一电信号和第二电信号之间的时间延迟。计算装置60也可可以通过计算第一电信号和第二电信号的波形的相位延迟来计算所述时间延迟，从而确定出待测图像融合系统的延时。
图4示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量设备搭建示意图。如图4所示，由溴钨灯和积分球组成的多波段光源11所出射的红外光和可见光经由斩波器21进行斩波调制以形成调制光。光电二极管31和离轴反射式平行光管71错位地放置在斩波器之后，调制光的一部分由光电二极管31转换成电信号输出至示波器，调制光的另一部分由离轴反射式平行光管71校正，然后由待测图像融合系统40的见光探测器和红外探测器吸收，待测图像融合系统40进行图像融合并将所融合的图像输出至显示屏，光电二极管51可以固定在显示屏上，用于在显示屏显示融合图像时，将显示屏因显示融合图像而发出的光转换成电信号输出至示波器，示波器上所显示的两个方波信号之间的相位差就是图像融合系统的延时。
用于图像融合系统的延时测量设备还可以包括信号转接板(图4中未示出)，用于将从待测图像融合系统40输出端口输出的行场同步信号的信号格式转换成斩波器20可以接收的信号格式，信号转接板输出的信号可以作为同步控制信号输出至斩波器20，斩波器20将斩波频率调整为与同步控制信号的频率相一致。实际测量中，斩波器20和待测图像融合系统40的见光探测器和红外探测器实现同步可能需要一段时间，因此，可以示波器显示一段时间后再读取示波器上所显示的两个方波信号之间的相位差。斩波器20和待测图像融合系统40的见光探测器和红外探测器实现同步所需的时间可以经过多次试验测量获得。
图5示出了一实施例中用于图像融合系统的延时测量方法的流程图。如图5所示，本发明实施例还提供一种用于图像融合系统的延时测量方法，该方法可以包括：步骤S51，由斩波器对多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；步骤S52，将所述调制光的一部分进行转换而形成第一电信号；步骤S53，将所述调制光的另一部分入射至待测图像融合系统进行融合；步骤S54，将所述待测图像融合系统的显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及步骤S55，计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。该方法可以快速精确的测量出待测图像融合系统的延时。
本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量方法的具体工作原理及益处与上述的用于图像融合系统的延时测量设备的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
本发明实施例提供的用于图像融合系统的延时测量设备及方法，通过精确的同步控制，可以在融合系统输出融合视频图像的同时对系统延时进行高精度测量，并且测量出的延时误差小，延时检测精度和同步检测精度均不大于±1ms，满足图像融合系统的测量需求。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于图像融合系统的延时测量设备，其特征在于，该设备包括：多波段光源、信号转接板、斩波器、第一光电传感器、第二光电传感器及计算装置，
所述信号转接板用于将从待测图像融合系统输出端口输出的行场同步信号转换成差分信号，并将所述差分信号输出至所述斩波器，
所述斩波器用于根据所述差分信号将斩波频率调整为与所述行场同步信号的频率相一致，并对所述多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；
所述调制光的一部分由所述第一光电传感器转换而形成第一电信号；
所述调制光的另一部分入射至待测图像融合系统进行融合；
所述第二光电传感器固定在所述待测图像融合系统的显示屏上，用于将所述显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及
所述计算装置用于计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟以作为所述待测图像融合系统的时间延迟。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述斩波器的相位被调节以使得所述斩波器的辐射窗口与所述待测图像融合系统中光电探测器的曝光窗口时间相一致。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
平行光管，与所述第一光电传感器错位地设置在所述斩波器之后，所述调制光的所述另一部分经由所述平行光管入射至所述待测图像融合系统。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述平行光管为离轴反射式平行光管。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括示波器，用于对所述第一电信号和所述第二电信号的波形进行显示，
所述计算装置通过计算所述第一电信号和所述第二电信号的波形的相位延迟来计算所述时间延迟。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述斩波器的温度系数小于20 ppm/℃。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多波段光源包括积分球以及设置在所述积分球内的溴钨灯。
8.一种用于图像融合系统的延时测量方法，其特征在于，所述方法包括：
将待测图像融合系统输出的行场同步信号转换成差分信号；
将所述差分信号输出至斩波器；
所述斩波器根据所述差分信号将斩波频率调整为与所述行场同步信号的频率相一致；
由斩波器对多波段光源输出的光进行调制以形成调制光，所述多波段光源输出的光包括红外光和可见光；
将所述调制光的一部分进行转换而形成第一电信号；
将所述调制光的另一部分入射至所述待测图像融合系统进行融合；
将所述待测图像融合系统的显示屏输出的光信号进行转换而形成第二电信号；以及
计算所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间延迟。
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