CN114266825A - 一种检测相机采图信号延迟时间的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供本发明提供一种检测相机采图信号延迟时间的系统，包括：转盘、凸起块、标记圆盘、感应器、相机、光源和控制器；凸起块固定在转盘边缘，标记圆盘固定在转盘表面，二者随转盘同步旋转；感应器设置在转盘周围，相机固定在转盘前方，标记圆盘上设有基准线以及标识，标识为图形标识、刻度线或者激光条；感应器和相机均受控于控制器；转盘模拟列车进站时的行驶速度旋转，凸起块正对感应器时，相机采图；从采集到的图像中查找标记圆盘上与感应器距离最近的区域内的标识确定实测区域与基准线之间的夹角值，结合预设转速，获取时间差；时间差即为相机采图信号延迟时间；本系统通过模拟的方式准确获取延迟时间，可重复性强、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及信号延迟检测领域，具体涉及一种检测相机采图信号延迟时间的系统。
背景技术
在现代化轨交检测系统中，利用智能化视觉检测设备来监测列车车辆信息，已近逐渐成为一种主流的技术手段。通常，利用磁钢、测距仪等车轮感应器，感知车辆到来，利用来车信号控制视觉采集设备开启、对指定位置采图，获取图像信息；为了保证采图位置的准确性，要求来车信号与采图信号同步，但在实际信号传输过程中，受到磁钢触发延迟、传输线长度、相机曝光时间等因素影响，相机采图信号存在延迟；延迟采图可能导致图像中的车辆信息不准确，特别是在不同车速下，延时时间也不同，进一步增加了视觉检测的难度。针对上述情况，目前，测试人员用示波器分别记录车轮通过磁钢设备产生触发信号波形，相机采图信号波形，对比两波形之间的信号差，得知延时；控制车轮移动速度，记录不同速度下信号延迟情况；此方式，单次测量需10分钟以上，节拍长，同等测试条件下，数据量少；对测试环境要求高，容易因误操作造成异常数据，数据稳定性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种检测相机采图信号延迟时间的系统，本系统通过模拟的方式准确获取延迟时间，无需实地测量、占用空间小、稳定性高、可重复性强、效率高；
技术方案如下：
一种检测相机采图信号延迟时间的系统，所述相机用于采集列车图像，所述延迟时间为车轮经过车轮感应器时的时间与相机采图时间之间的时间差；
所述系统包括：
转盘、凸起块、标记圆盘、感应器、相机、光源和控制器；所述凸起块固定在转盘边缘，标记圆盘固定在转盘表面、与转盘共心；
凸起块和标记圆盘位置相对固定，二者随转盘同步旋转；
所述感应器设置在转盘周围，其用于感知凸起块；所述相机固定在转盘前方，其视场覆盖整个标记圆盘；所述光源设置在相机周围，用于对标记圆盘补光；
感应器与相机之间的信号线长度为实际应用时的长度；
所述标记圆盘上设有基准线以及标识，所述基准线为：标记圆盘圆周上的触发点与圆心O的半径；所述触发点通过预先标定获得，代表感应器向控制器发出触发信号时，所述标记圆盘圆周上与感应器距离最近的位置点；
所述标识通过以下方式设置：
在标记圆盘上标记所述基准线周围的扇形区域记为标记区，将所述标记区等分为多个子扇形区域，单个子扇形区域的圆心角小于2°，在每个子扇形区域中设置图形标识/刻度线；
或者，在相机的周围固定线激光器，其投射出的激光条始终穿过感应器和圆心O，将投射在标记圆盘上的激光条记为标识；
所述感应器和相机均受控于控制器；
所述转盘按照预设转速旋转，在转动过程中，当凸起块靠近感应器时，感应器向控制器发出触发信号，控制器接收到触发信号时触发相机采图；所述预设转速根据列车进站时的行驶速度设置；
从采集到的图像中查找标记圆盘上与感应器距离最近的区域，记为实测区域，依据实测区域内的标识确定实测区域与基准线之间的夹角值，结合预设转速，获取时间差t；
所述时间差t即为相机采图信号延迟时间。
进一步，在每个子扇形区域中设置圆形标识或十字标识，设置在各个子扇形区域的中间区域。
优选，各个子扇形区域中标识的数量互不相同；单个子扇形区域内的各个标识沿半径方向呈一字排布。
进一步，按照以下方式，分配每个子扇形区域内的标识数量：
以基准线所在的子扇形区域为基准区域、按照顺时针/逆时针方向，依次为各个子扇形区域分配标识，分配规则：后一个子扇形区域分配的标识数量比前一个子扇形区域内的标识数量多一个。
进一步，利用以下方式，求取时间差t：
将实测区域内的标识数量与基准区域内的标识数量作差，得到差值m，查找m对应的夹角值θ；
则：时间差t＝θ/360°×T；T表示转盘旋转一周所用的时间。
优选，标记圆盘可拆卸的固定在转盘表面；
预设转速设有多个，对应设有多个标记圆盘，转速越慢，单个子扇形区域的圆心角分度值越小；所述预设转速至少包括：根据列车进站时行驶的最高速度设置的转速；
当需要调节转盘的预设转速时，将对应的标记圆盘固定在转盘上。
为了防止采集图像变形、影响检测精度，优选，相机正对标记圆盘拍的，其光轴穿过圆心O。
进一步，所述感应器为磁钢，所述相机的采集帧频大于80帧/s、曝光时间小于100us。
进一步，所述标记区的圆心角范围为10～50°；
当转盘沿顺时针旋转时，所述标记区为包括基准线在内的、基准线左侧的扇形区域；
当转盘沿逆时针旋转时，所述标记区为包括基准线在内的、基准线右侧的扇形区域。
进一步，预先标定触发点的过程为：转盘按照预设转速0.03r/S(超低速)旋转，旋转过程中，感应器感知凸起块，当感应器向控制器发出触发信号时，将标记圆盘圆周上与感应器距离最近的位置点记为触发点。
本发明提出的检测系统可用于：在视觉检测设备正式应用到实际测量现场之前，在实验环境下模拟实际信号触发过程，获取延时时间；在实测现场，根据延时时间调整相机的摆放位置，使其摆放在车轮感应器之后，进而在车轮触发信号到来时，同步采集列车的待测位置如车轮正上方的列车区域；本系统通过模拟的方式准确获取延迟时间，无需实地测量、占用空间小、稳定性高、可重复性强、效率高；
本系统还涉及一种特殊的标记圆盘，通过在标记圆盘设计标识，通过标识求取所述实测区域内的标识、圆心O以及基准线A之间的夹角值，即获知了延迟时间内转盘转过的角度θ，结合预设转速，获取时间差t；本设计无需进行复杂的夹角计算，使得整个过程耗时短，可用于对设备信号传输进行稳定性测试。
附图说明
图1为具体实施方式中转盘、凸起块、标记圆盘圆形标识位置关系示意图；
图2为具体实施方式中标记圆盘标识为激光条中基准线A与激光条示意图；
图3为具体实施方式中检测系统整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
一种检测相机采图信号延迟时间的系统，相机用于采集列车图像，延迟时间为车轮经过车轮感应器时的时间与相机采图时间之间的时间差；
如图3所示，系统包括：转盘1、凸起块2、标记圆盘3、感应器4、相机、光源和控制器5；凸起块2固定在转盘1边缘，标记圆盘3固定在转盘表面、与转盘共心；
凸起块2和标记圆盘3位置相对固定，二者随转盘同步旋转；
感应器4设置在转盘周围，其用于感知凸起块，感应器位置固定后，始终不变，如图3本实施例中，感应器布置在转盘的正下方，实际应用时，也可以固定在转盘的左右两侧或者上方；
相机固定在转盘前方，其视场覆盖整个标记圆盘；光源设置在相机周围，用于对标记圆盘补光；
感应器与相机之间的信号线长度为实际应用时的长度；
所述标记圆盘3上设有基准线以及标识，所述基准线为：标记圆盘3圆周上的触发点与圆心O的半径；所述触发点通过预先标定获得，代表感应器4向控制器5发出触发信号时，所述标记圆盘3圆周上与感应器距离最近的位置点；
具体实施时，预先标定触发点的过程为：转盘1按照预设转速0.03r/S(磁钢可触发转速)旋转，旋转过程中，感应器4感知凸起块2，根据不同感应器的类型，当凸起块靠近感应器时(有时无需凸起块正对感应器)，感应器就会发出触发信号；
当感应器向控制器5发出触发信号时，将标记圆盘3圆周上与感应器距离最近的位置点记为触发点；
为了便于标记触发点，在转盘旋转过程中，可以利用相机持续高频采集图像，将感应器向控制器5发出触发信号时刻相对应的图像调取出来，将图像上感应器中心位置距离最近的位置点记为触发点；
标识通过以下方式设置：
标识设置方式一：如图1所示，在标记圆盘3上标记基准线周围的扇形区域记为标记区，将标记区等分为多个子扇形区域，单个子扇形区域的圆心角小于2°，在每个子扇形区域中设置图形标识/刻度线；
具体实施时，标记区的圆心角范围为10～50°；当转盘沿顺时针旋转时，标记区为包括基准线在内的、基准线左侧的扇形区域；当转盘沿逆时针旋转时，标记区为包括基准线在内的、基准线右侧的扇形区域。
标识设置方式二：如图2所示，在相机的周围固定线激光器，其投射出的激光条始终穿过感应器和圆心O，将投射在标记圆盘上的激光条记为标识；
感应器4和相机均受控于控制器5；
转盘按照预设转速旋转，在转动过程中，当凸起块2靠近感应器4时，感应器4向控制器5发出触发信号，控制器接收到触发信号时触发相机采图；预设转速根据列车进站时的行驶速度设置；
从采集到的图像中查找标记圆盘上与感应器距离最近的区域，记为实测区域，依据实测区域内的标识确定实测区域与基准线之间的夹角值，结合预设转速，获取时间差t；
时间差t即为相机采图信号延迟时间。
如图1，作为一种优选的标识设置方式，在每个子扇形区域中设置圆形标识或十字标识，设置在各个子扇形区域的中间区域。各个子扇形区域中标识的数量互不相同；单个子扇形区域内的各个标识沿半径方向呈一字排布。
按照以下方式，分配每个子扇形区域内的标识数量：
以基准线所在的子扇形区域为基准区域、按照顺时针/逆时针方向，依次为各个子扇形区域分配标识，分配规则：后一个子扇形区域分配的标识数量比前一个子扇形区域内的标识数量多一个。
相对应的，利用以下方式，求取时间差t：
将实测区域内的标识数量与基准区域内的标识数量作差，得到差值m，查找m对应的夹角值θ；
则：时间差t＝θ/30°×T；T表示转盘旋转一周所用的时间。
为了便于更换标记圆盘，标记圆盘3可拆卸的固定在转盘表面；
预设转速设有多个，对应设有多个标记圆盘，转速越慢，单个子扇形区域的圆心角分度值越小、为了并保证精度，对应的标记圆盘直径越大；预设转速至少包括：根据列车进站时行驶的最高速度设置的转速；
当需要调节转盘的预设转速时，将对应的标记圆盘固定在转盘上。
使用时，可以检测不同行驶速度下的延迟时间，若来车车速有多种情况，可匹配对应的延迟时间、补偿给相机采图信号，从而实现在不同列车到来时，在车轮经过感应器时、相机都能同步采图。
更具体的，预设转速至少包括根据列车行驶时的最高速度设置的转速，此转速下获得最短的延迟时间。根据此延迟时间设置相机安装位置，当来车车速降低后，查找对应的延迟时间；计算此延迟时间与最短延迟时间的时间差值，将时间差值反馈给相机触发信号，另相机延时采图。
为了防止采集图像变形、影响检测精度，相机正对标记圆盘拍的，其光轴穿过圆心O。感应器为磁钢，相机的采集帧频大于80帧/s、曝光时间小于100us。
具体的，本实施例中标记圆盘设置如图1所示，单个子扇形区域的圆心角为0.5°，感应器为磁钢，相机的采集帧频为100帧/s、曝光时间70us。获取在不同进站行驶速度9km/h～40.7km/h下，相机采图延时时间。数据如下：
本系统还能评估信号的稳定性，具体如下：控制转盘按照预设转速持续旋转1min～3min，相机持续采图，从采集到的各张图像中分别查找标记圆盘上与感应器距离最近的扇形区域，记为实测区域；分别求取各个实测区域内的标识、确定实测区域与基准线之间的夹角值(标识、圆心O以及基准线之间的夹角值)，再利用夹角平均值，结合预设转速，获取时间差t。静止1～5分钟，重复上述过程，如此循环多次，判断信号传输的稳定性。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (10)
1.一种检测相机采图信号延迟时间的系统，所述相机用于采集列车图像，所述延迟时间为车轮经过车轮感应器时的时间与相机采图时间之间的时间差；
其特征在于，所述系统包括：
转盘(1)、凸起块(2)、标记圆盘(3)、感应器(4)、相机(6)、光源和控制器(5)；所述凸起块(2)固定在转盘(1)边缘，标记圆盘(3)固定在转盘表面、与转盘共心；
凸起块(2)和标记圆盘(3)位置相对固定，二者随转盘同步旋转；
所述感应器(4)设置在转盘周围，其用于感知凸起块；所述相机固定在转盘前方，其视场覆盖整个标记圆盘；所述光源设置在相机周围，用于对标记圆盘补光；
感应器与相机(6)之间的信号线长度为实际应用时的长度；
所述标记圆盘(3)上设有基准线以及标识，所述基准线为：标记圆盘(3)圆周上的触发点与圆心O的半径；所述触发点通过预先标定获得，代表感应器(4)向控制器(5)发出触发信号时，所述标记圆盘(3)圆周上与感应器距离最近的位置点；
所述标识通过以下方式设置：
在标记圆盘(3)上标记所述基准线周围的扇形区域记为标记区，将所述标记区等分为多个子扇形区域，单个子扇形区域的圆心角小于2°，在每个子扇形区域中设置图形标识/刻度线；
或者，在相机(6)的周围固定线激光器，其投射出的激光条始终穿过感应器和圆心O，将投射在标记圆盘上的激光条记为标识；
所述感应器(4)和相机(6)均受控于控制器(5)；
所述转盘按照预设转速旋转，在转动过程中，当凸起块(2)靠近感应器(4)时，感应器(4)向控制器(5)发出触发信号，控制器接收到触发信号时触发相机采图；所述预设转速根据列车进站时的行驶速度设置；
从采集到的图像中查找标记圆盘上与感应器距离最近的区域，记为实测区域，依据实测区域内的标识确定实测区域与基准线之间的夹角值，结合预设转速，获取时间差t；
所述时间差t即为相机采图信号延迟时间。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：在每个子扇形区域中设置圆形标识或十字标识，设置在各个子扇形区域的中间区域。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：各个子扇形区域中标识的数量互不相同；单个子扇形区域内的各个标识沿半径方向呈一字排布。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：按照以下方式，分配每个子扇形区域内的标识数量：
以基准线所在的子扇形区域为基准区域、按照顺时针/逆时针方向，依次为各个子扇形区域分配标识，分配规则：后一个子扇形区域分配的标识数量比前一个子扇形区域内的标识数量多一个。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，利用以下方式，求取时间差t：
将实测区域内的标识数量与基准区域内的标识数量作差，得到差值m，查找m对应的夹角值θ；
则：时间差t＝θ/360°×T；T表示转盘旋转一周所用的时间。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：标记圆盘(3)可拆卸的固定在转盘表面；
预设转速设有多个，对应设有多个标记圆盘，转速越慢，单个子扇形区域的圆心角分度值越小；所述预设转速至少包括：根据列车进站时行驶的最高速度设置的转速；
当需要调节转盘的预设转速时，将对应的标记圆盘固定在转盘上。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：相机正对标记圆盘拍的，其光轴穿过圆心O。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述感应器为磁钢，所述相机的采集帧频大于80帧/s、曝光时间小于100us。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述标记区的圆心角范围为10～50°；
当转盘沿顺时针旋转时，所述标记区为包括基准线在内的、基准线左侧的扇形区域；
当转盘沿逆时针旋转时，所述标记区为包括基准线在内的、基准线右侧的扇形区域。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于：预先标定触发点的过程为：转盘(1)按照预设转速0.03r/S旋转，旋转过程中，感应器(4)感知凸起块(2)，当感应器向控制器(5)发出触发信号时，将标记圆盘(3)圆周上与感应器距离最近的位置点记为触发点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: Room 495, building 3, 1197 Bin'an Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310051 Applicant after: Yi Si Si (Hangzhou) Technology Co.,Ltd. Address before: Room 495, building 3, 1197 Bin'an Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310051 Applicant before: ISVISION (HANGZHOU) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant |