一种修正数字式阵列高速摄像系统像差的方法，属于实验固体力学动态测试技术和高速摄影图像技术领域。本发明专利技术采用LED作为光源，CCD相机作为图像记录装置，数字式阵列高速摄像系统包括3*3阵列LED光源单元、3*3阵列CCD相机单元、高精度时序同步延迟控制单元、光学成像单元以及冲击加载单元等。基于几何光学成像原理，分析了数字式阵列高速摄像系统几何参数对像差的影响规律，对不同位置CCD相机采集的图像先进行像差的修正，再用于光测力学动态测试分析。本发明专利技术针对数字式阵列高速摄像系统固有的像差问题，提出一种像差修正的方法，使实验结果更为精确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于实验固体力学动态测试技术和高速摄影图像
技术介绍
高速摄像技术与光测力学相结合是研究材料与结构动态力学性能和动态断裂行 为的重要手段，在实验动态断裂力学、材料的动态力学性能测量等方面已经起到了重要的 应用。尽管对阵列式高速摄像系统的设计及应用等方面进行了大量的研究，但是设计原理 复杂、操作不便，更重要的是缺乏光路系统参数对像差问题的影响研究，该些缺点很大程度 上阻碍了该项技术在力学动态测试方面的发展及其在工程应用的拓展。亟待针对数字式阵 列高速摄像系统固有的像差问题提出一种像差修正的方法，使动态力学实验测试结果更为 精确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过不同位 置CCD相机采集的图像进行像差的修正，使其能对材料动态力学行为和性能进行精确测 量。 本专利技术的技术方案如下： -种修正数字式阵列高速摄像系统像差的方法，该方法采用数字式阵列高速摄像 系统，该系统包括3*3阵列L邸光源单元、第一成像透镜、第二成像透镜、时序同步延迟控制 单元、3*3阵列CCD相机单元、交换机、计算机W及冲击加载单元；由3*3阵列L邸点光源单 元发出的光经第一成像透镜折射变为平行光，穿过试件后再经过第二成像透镜汇聚，最终 由3*3阵列CCD相机单元接收成像，通过交换机将采集的图像传输至计算机；3*3阵列LED 光源单元处于常亮的工作状态，通过电路控制使试件动态力学行为的发生和3*3阵列CCD 相机单元图像采集同步；其特征在于该方法包括如下步骤：[000引1)将含有十字形标记线的标定板置于物面上，调整3*3阵列CCD相机的位置，使每 台CCD相机实时图像上显示的十字形中屯、线与标定板上十字形标记线重合； 2)由时序同步延迟控制单元发出的脉冲信号触发3*3阵列CCD相机单元，使3*3 阵列CCD相机周期性触发，实现9m幅试件动态图像的采集，其中m= 1，2,…； 3)将3*3阵列CCD相机采集的试件动态图像通过交换机输入到计算机中，并对不 同位置CCD相机采集的图像进行编号，W位于第2行、第2列的CCD相机采集的图像作为基 准图像，编号为0,位于第1行的S台CCD相机采集的图像编号分别为5、3和6,位于第2行 的=台CCD相机采集的图像编号分别为1、0和2,位于第3行的=台CCD相机采集的图像编 号分别为7、4和8,读取各图像像素信息； 4)由像素信息利用下列公式反推试件各点相对物面原点的坐标： 假设为第i幅图像上一点相对像面原点的像素坐标，像面原点与物面原点 相对应，像面上单位像素点所对应的物面上的长度为k，考虑几何参数导致的像差影响，物 面上相应的点相对于物面原点的横坐标Xi和纵坐标yi分别为：【主权项】1. ，该方法采用数字式阵列高速摄像系 统，该系统包括3*3阵列LED光源单元（100)、第一成像透镜（301)、第二成像透镜（302)、时 序同步延迟控制单元（400)、3*3阵列CCD相机单元（500)、交换机（600)、计算机（700)以 及冲击加载单元（800);由3*3阵列LED点光源单元（100)发出的光经第一成像透镜（301) 折射变为平行光，穿过试件后再经过第二成像透镜（302)汇聚，最终由3*3阵列CCD相机单 元（500)接收成像，通过交换机（600)将采集的图像传输至计算机（700) ;3*3阵列LED光 源单元（100)处于常亮的工作状态，通过电路控制使试件（200)动态力学行为的发生和3*3 阵列CCD相机单元（500)图像采集同步；其特征在于该方法包括如下步骤： 1) 将含有十字形标记线的标定板置于物面上，调整3*3阵列CCD相机的位置，使每台 CCD相机实时图像上显示的十字形中心线与标定板上十字形标记线重合； 2) 由时序同步延迟控制单元发出的脉冲信号触发3*3阵列CCD相机单元，使3*3阵列 C⑶相机周期性触发，实现9m幅试件动态图像的采集，其中m = 1，2，…； 3) 将3*3阵列CCD相机采集的试件动态图像通过交换机输入到计算机中，并对不同位 置CCD相机采集的图像进行编号，以位于第2行、第2列的CCD相机采集的图像作为基准图 像，编号为〇,位于第1行的三台C⑶相机采集的图像编号分别为5、3和6,位于第2行的三 台CCD相机采集的图像编号分别为1、0和2,位于第3行的三台CCD相机采集的图像编号分 别为7、4和8,读取各图像像素彳目息； 4) 由像素信息利用下列公式反推试件各点相对物面原点的坐标： 假设（MiAi)为第i幅图像上一点相对像面原点的像素坐标，像面原点与物面原点相对 应，像面上单位像素点所对应的物面上的长度为k，考虑几何参数导致的像差影响，物面上 相应的点相对于物面原点的横坐标Xi和纵坐标y i分别为：其中，d是LED相邻点光源间距，是第一成像透镜的焦距，a i、I是像差修正系数， 其表达式如下：【专利摘要】，属于实验固体力学动态测试技术和高速摄影图像
本专利技术采用LED作为光源，CCD相机作为图像记录装置，数字式阵列高速摄像系统包括3*3阵列LED光源单元、3*3阵列CCD相机单元、高精度时序同步延迟控制单元、光学成像单元以及冲击加载单元等。基于几何光学成像原理，分析了数字式阵列高速摄像系统几何参数对像差的影响规律，对不同位置CCD相机采集的图像先进行像差的修正，再用于光测力学动态测试分析。本专利技术针对数字式阵列高速摄像系统固有的像差问题，提出一种像差修正的方法，使实验结果更为精确。【IPC分类】H04N5-232, G03B39-00【公开号】CN104754226【申请号】CN201510137118【专利技术人】姚学锋, 刘伟, 马寅佶, 王申 【申请人】清华大学【公开日】2015年7月1日【申请日】2015年3月26日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种修正数字式阵列高速摄像系统像差的方法，该方法采用数字式阵列高速摄像系统，该系统包括3*3阵列LED光源单元(100)、第一成像透镜(301)、第二成像透镜(302)、时序同步延迟控制单元(400)、3*3阵列CCD相机单元(500)、交换机(600)、计算机(700)以及冲击加载单元(800)；由3*3阵列LED点光源单元(100)发出的光经第一成像透镜(301)折射变为平行光，穿过试件后再经过第二成像透镜(302)汇聚，最终由3*3阵列CCD相机单元(500)接收成像，通过交换机(600)将采集的图像传输至计算机(700)；3*3阵列LED光源单元(100)处于常亮的工作状态，通过电路控制使试件(200)动态力学行为的发生和3*3阵列CCD相机单元(500)图像采集同步；其特征在于该方法包括如下步骤：1)将含有十字形标记线的标定板置于物面上，调整3*3阵列CCD相机的位置，使每台CCD相机实时图像上显示的十字形中心线与标定板上十字形标记线重合；2)由时序同步延迟控制单元发出的脉冲信号触发3*3阵列CCD相机单元，使3*3阵列CCD相机周期性触发，实现9m幅试件动态图像的采集，其中m＝1,2，…；3)将3*3阵列CCD相机采集的试件动态图像通过交换机输入到计算机中，并对不同位置CCD相机采集的图像进行编号，以位于第2行、第2列的CCD相机采集的图像作为基准图像，编号为0，位于第1行的三台CCD相机采集的图像编号分别为5、3和6，位于第2行的三台CCD相机采集的图像编号分别为1、0和2，位于第3行的三台CCD相机采集的图像编号分别为7、4和8，读取各图像像素信息；4)由像素信息利用下列公式反推试件各点相对物面原点的坐标：假设(Mi，Ni)为第i幅图像上一点相对像面原点的像素坐标，像面原点与物面原点相对应，像面上单位像素点所对应的物面上的长度为k，考虑几何参数导致的像差影响，物面上相应的点相对于物面原点的横坐标xi和纵坐标yi分别为：xi=αikMicos(arctan(d/f1)),yi=βikNicos(arctan(d/f1)),i=0,1,2,...,8]]>其中，d是LED相邻点光源间距，f1是第一成像透镜的焦距，αi、βi是像差修正系数，其表达式如下：αi=1,i=1,2,5,6,7,8cos(arctan(d/f1))i=0,3,4,]]>βi=1,i=3,4,5,6,7,8cos(arctan(d/f1))i=0,1,2.]]>...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚学锋，刘伟，马寅佶，王申，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。