本发明专利技术公开了一种分时二路图像采集装置及其标定方法。该装置包括镜头、二分棱镜、第一图像传感器、控制器和第二图像传感器；二分棱镜位于镜头的输出光路上，用于将入射光束分成两个光强相同的子光束，第一图像传感器和第二图像传感器分别位于两子光束的输出光路上，控制器分别连接第一图像传感器和第二图像传感器，用于控制第一图像传感器和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。该标定方法至少包括几何标定和亮度标定其中之一。本发明专利技术能明显提高采图频率，同时保证了采图的准确性，且装置结构简单，成本低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。该装置包括镜头、二分棱镜、第一图像传感器、控制器和第二图像传感器；二分棱镜位于镜头的输出光路上，用于将入射光束分成两个光强相同的子光束，第一图像传感器和第二图像传感器分别位于两子光束的输出光路上，控制器分别连接第一图像传感器和第二图像传感器，用于控制第一图像传感器和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。该标定方法至少包括几何标定和亮度标定其中之一。本专利技术能明显提高采图频率，同时保证了采图的准确性，且装置结构简单，成本低。【专利说明】
本专利技术属于图像采集
，更具体地，涉及。
技术介绍
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CXD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。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了，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，按照本专利技术的一个方面，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Λ Tl，控制所述第二图像传感器曝光，再经过时间Λ Τ2，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Atl，所述第二图像传感器单次曝光采集图像的时间为Λ t2，Δ tl< Δ TKTc1- Δ t2，0〈 Δ t2<Tcl- Δ tl,Tcl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。按照本专利技术的另一方面，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，通过本专利技术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。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例的分时二路图像采集装置结构示意图；图2是本专利技术实施例的分时二路图像采集装置中控制器的控制时序图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1_镜头，2-二分棱镜，3-第一图像传感器，4-控制器，5-第二图像传感器。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术实施例的分时二路图像采集装置包括镜头1、二分棱镜2、第一图像传感器3、控制器4和第二图像传感器5。二分棱镜2位于镜头I的输出光路上，用于将入射光束分成两个光强相等的子光束，第一图像传感器3和第二图像传感器5分别位于两子光束的输出光路上，控制器4分别连接第一图像传感器3和第二图像传感器5，用于控制两个图像传感器依次分时触发曝光，以获得不同时刻物体的图像，从而达到单个图像传感器两倍的图像采集帧率，实现图像的高速及超高速采集。具体地，二分棱镜2为半透半反棱镜。具体地，第一图像传感器3和第二图像传感器5为数字图像传感器芯片组成的感光阵列。控制器的控制时序图如图2所示，控制时序包括两个周期性方波。C1、C2分别为第一图像传感器3和第二图像传感器5的曝光时序图，C为等效的单个图像传感器的曝光时序图。时序控制流程如下:控制器4控制第一图像传感器3曝光，经过时间Λ Tl，控制器4控制第二图像传感器5曝光，再经过时间Λ Τ2，控制器4控制第一图像传感器3再次曝光，如此重复以上过程，从而将采图频率提高到单一图像传感器的两倍，实现图像的倍频采集。其中，第一图像传感器3单次曝光采集图像的时间为Λ tl，第二图像传感器5单次曝光采集图像的时间为Λ t2，A tl〈 Δ TKTc1-A t2,0< Δ t2<Tcl-Δ tl,Tci为第一图像传感器3采集图像的周期。由于两个图像传感器芯片拍摄到的图像的亮度不可能完全相同，同时由于图像传感器和棱镜安装存在机械误差，从而造成拍摄到的同一幅图像存在微小的平移、旋转和缩放变换，因此事先需要对该装置进行标定，根据需要我们提出一次曝光标定方法，同时实现2张采图图片位置对应(几何标定)和2张采图图片亮度相同(亮度标定)。几何标定:在镜头前放置高精度的方格或点阵标定板，控制器4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到的图像进行常规的去镜头畸变和将世界坐标转换成像素坐标的变换，将每个图像传本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：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，
类型：发明
国别省市：
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