CN110087062A - 一种高速相机响应延迟测试方法及系统 - Google Patents

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赵冬娥
张斌
马亚云
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Abstract

本发明公开了一种高速相机响应延迟测试方法和系统，将驱动信号分成两路，一路直接外触发高速相机，另一路经设定的延时时间后触发激光光源；通过调节延时时间，使得相机从可以拍到激光光源的激光到刚好不能拍到激光，此时延时时间即为高速相机的响应时间，该测试方法可以精确测量响应时间；通过使用FPGA延时电路进行延时调节，脉冲激光光源作为测试光源，可以进一步提高测试精度，同时该系统简单易于实现；本发明的测试方法和系统，通过使用光电探测的方式能够精确测得当子弹或破片通过测试光幕产生触发信号触发相机进行拍摄时，高速相机从接收到触发信号到开始曝光的时间间隔，能够进一步提高高速相机对高速动态小目标的捕获率。

Description

一种高速相机响应延迟测试方法及系统
技术领域
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种高速相机响应延迟测试方法及系统。
背景技术
线阵CCD相机交汇测坐标系统是一种基于光电检测原理设计而成的弹着点坐标测试系统，因其具有测试精度高、非接触式、不受天气影响等优特点在弹丸与破片弹着点坐标测试中具有显著优势。子弹或破片通过测试光幕产生触发信号触发相机进行拍摄时，由于高速相机从接受到外触发信号到开始曝光之间延迟不确定，称之为高速相机的响应延迟，导致相机可能无法准确捕获到飞行目标的图像。
鉴于此，对于本领域技术人员而言，针对用于弹丸与破片弹着点坐标测试的线阵CCD相机交汇测坐标系统，如何实现精确测量高速相机响应延迟，是目前线阵CCD相机测坐标系统发展的一个重要问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种高速相机响应延迟测试方法及系统，可以实现高速相机响应延迟的精确测量，以进一步提高高速相机对高速动态小目标的捕获率。
一种高速相机响应延迟测试方法，包括如下步骤：
步骤1、产生上升沿脉冲信号作为驱动信号(7)；将驱动信号(7)分成两路，其中一路发给待测相机(4)，控制其拍摄照片；另一路经设定的延迟时间t后发送给激光光源(3)，控制其向待测相机(4)的探测面发射激光；
步骤2、观察待测相机(4)所拍摄的照片，并判断：
如果照片为白色，执行步骤3；
如果照片为黑色，减少延时时间t，再返回执行步骤1；
以此类推，直至得到白色照片，执行步骤3；
步骤3、按照设定的时间间隔，逐渐减小延时时间t，每次减小延时时间t均执行步骤1，并观察此延时时间下待测相机(4)拍摄的照片；当待测相机(4)所拍照片刚好从白色图像变为黑色图像时，此时的延时时间即为该待测相机(4)的响应延迟时间。
较佳的，所述步骤1中，初始设置的延迟时间t大于相机曝光时间。
一种高速相机响应延迟测试系统，包括信号发生器(1)、FPGA延时电路(2)以及上位机(5)；
所述信号发生器(1)用于产生驱动信号(7)；
所述FPGA延时电路(2)用于对所述驱动信号(7)进行延时，生成所述延时信号(8)；
所述上位机(5)用于接收待测相机(4)拍摄的照片，并显示。
进一步的，还包括示波器(6)，用于接收驱动信号(7)和/或延时信号(8)，并显示。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一种高速相机响应延迟测试方法，将驱动信号分成两路，一路直接外触发高速相机，另一路经设定的延时时间后触发激光光源；通过调节延时时间，使得相机从可以拍到激光光源的激光到刚好不能拍到激光，此时延时时间即为高速相机的响应时间，该测试方法可以精确测量响应时间。
本发明的一种高速相机响应延迟测试系统，通过使用FPGA延时电路进行延时调节，脉冲激光光源作为测试光源，可以进一步提高测试精度，同时该系统简单易于实现。
综上，本发明的测试方法和系统，通过使用光电探测的方式能够精确测得当子弹或破片通过测试光幕产生触发信号触发相机进行拍摄时，高速相机从接收到触发信号到开始曝光的时间间隔，能够进一步提高高速相机对高速动态小目标的捕获率。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的测试系统的示意图；
图3为初始信号时序图；
图4为延迟确定时刻信号时序图；
1-信号发生器；2-FPGA延时电路；3-激光光源；4-相机；5-上位机；6-示波器；7-驱动信号；8-延时信号。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的一种高速相机响应延迟测试方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1、产生上升沿脉冲信号作为驱动信号7；将驱动信号7分成两路，其中一路发给待测相机4，控制其拍摄照片；另一路经设定的延迟时间t后发送给激光光源3，控制其向待测相机4的探测面发射激光；其中，如图3所示，初始设置的延迟时间t应略大于相机曝光时间；
步骤2、观察待测相机4所拍摄的照片，并判断：
如果照片为白色，表示高速相机4能够拍摄到脉冲激光器3在该延时时间下发出的激光，执行步骤3；
如果此时照片为黑色，说明延时时间t过长，超出高速相机4曝光时间，无法拍摄到脉冲激光器3发出的激光,应适当减少延时时间t，再返回执行步骤1；然后继续判断照片是否为白色，不为白色就继续减小延时时间t；以此类推，直至高速相机4能够拍摄到脉冲激光器3发出的激光，即观察到白色图像，执行步骤3；
步骤3、按照固定时间间隔，逐渐减小延时时间t，每次减小延时时间t均执行步骤1，并观察此延时时间下高速相机4能否拍摄到脉冲激光器3发出激光。如果照片为白色，表示高速相机4依旧能够拍摄到脉冲激光器3在该延时时间下发出的激光；继续按照设定时间间隔减小延时时间，观察高速相机4能否拍摄到脉冲激光器3发出的激光；当延时时间t递减到某值，高速相机4在该延时时间下从能拍到脉冲激光器3发出的激光变为拍不到时(纯黑色图像)，该时刻整体时序图如图4所示，信号发生器1产生的驱动信号7与延时信号8之间间隔即为此时FPGA电路2延时时间，此时FPGA延时电路2的延时时间即为该相机4在外触发模式下的响应延迟时间。
本发明还提供了一种高速相机响应延迟测试系统，如图2所示，包括信号发生器1，FPGA延时电路2，高速窄脉冲的激光光源3，高速相机4，上位机5以及示波器6。
将高速相机4、信号发生器1、示波器6、FPGA延时电路2、激光光源3按测试要求连接好，将高速相机4位置确定后，放置高速窄脉冲激光光源3，使光源发光面正对高速相机4的探测面。
测试整体流程如图2所示，信号发生器1设置为输出上升沿脉冲信号，作为驱动信号7；利用三通接头将该驱动信号7一路传输至高速相机4以实现高速相机的外触发，将另一路传输至FPGA延时电路2，以输出延时信号8。
信号发生器1产生的驱动信号7传输至FPGA延时电路2，FPGA延时电路2检测驱动信号7上升沿，此时FPGA延时电路2内部计时器开始计时，计时指定时间后FPGA延时电路2输出延时信号8，利用该脉冲信号触发激光光源3。
初始信号时序图如图3所示，设置FPGA延时电路2的延迟时间t，初始设置延迟时间应略大于相机曝光时间，使用示波器6检测上述信号时序是否正确，检测无误后给高速相机4、脉冲光源3上电，开始进行相机延迟测试。
设置高速相机4为外触发模式，设置信号发生器1为单次触发模式，触发信号发生器1，观察高速相机4能否拍摄到脉冲激光器3发出激光。如果此时上位机5的相机控制软件界面为白色图像，表示高速相机4能够拍摄到脉冲激光器3在该延时时间下发出的激光。如果此时相机控制软件5界面为黑色图像，说明延时时间过长，超出高速相机4曝光时间，无法拍摄到脉冲激光器3发出的激光,应适当减少FPGA延时时间，直至高速相机4能够拍摄到激光器3发出的激光，此时上位机5的相机控制软件界面为白色图像。
按照固定时间间隔，依次递减FPGA延时电路2的延时时间，每次递减FPGA延时电路延时时间后，触发信号发生器1发出一个驱动信号7，观察此延时时间下高速相机4能否拍摄到激光光源3发出激光。如果此时上位机5的相机控制软件界面为白色图像，表示高速相机4依旧能够拍摄到激光光源3在该延时时间下发出的激光。继续减小FPGA延时电路2的延时时间，观察高速相机4能否拍摄到脉冲激光器3发出激光。当延时时间递减到某值，高速相机4在该延时时间下从能拍到激光光源3发出的激光变为拍不到时(相机软件界面为纯黑色图像)，该时刻整体时序图如图4所示，信号发生器1产生的驱动信号7与FPGA延时电路2输出的延时信号8之间间隔即为此时FPGA电路2的延时时间，此时FPGA延时电路2的延时时间即为该相机4在外触发模式下的响应延迟时间。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高速相机响应延迟测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、产生上升沿脉冲信号作为驱动信号(7)；将驱动信号(7)分成两路，其中一路发给待测相机(4)，控制其拍摄照片；另一路经设定的延迟时间t后发送给激光光源(3)，控制其向待测相机(4)的探测面发射激光；
步骤2、观察待测相机(4)所拍摄的照片，并判断：
如果照片为白色，执行步骤3；
如果照片为黑色，减少延时时间t，再返回执行步骤1；
以此类推，直至得到白色照片，执行步骤3；
步骤3、按照设定的时间间隔，逐渐减小延时时间t，每次减小延时时间t均执行步骤1，并观察此延时时间下待测相机(4)拍摄的照片；当待测相机(4)所拍照片刚好从白色图像变为黑色图像时，此时的延时时间即为该待测相机(4)的响应延迟时间。
2.如权利要求1所述的一种高速相机响应延迟测试方法，其特征在于，所述步骤1中，初始设置的延迟时间t大于相机曝光时间。
3.一种实现如权利要求1所述的高速相机响应延迟测试方法的系统，其特征在于，包括信号发生器(1)、FPGA延时电路(2)以及上位机(5)；
所述信号发生器(1)用于产生驱动信号(7)；
所述FPGA延时电路(2)用于对所述驱动信号(7)进行延时，生成所述延时信号(8)；
所述上位机(5)用于接收待测相机(4)拍摄的照片，并显示。
4.如权利要求3所述的一种高速相机响应延迟测试系统，其特征在于，还包括示波器(6)，用于接收驱动信号(7)和/或延时信号(8)，并显示。
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