CN108540727B - 一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 - Google Patents
一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108540727B CN108540727B CN201810631582.1A CN201810631582A CN108540727B CN 108540727 B CN108540727 B CN 108540727B CN 201810631582 A CN201810631582 A CN 201810631582A CN 108540727 B CN108540727 B CN 108540727B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- scanning galvanometer
- convex lens
- camera
- telescopic rod
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008030 elimination Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
- H04N23/682—Vibration or motion blur correction
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
- H04N23/682—Vibration or motion blur correction
- H04N23/685—Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
Abstract
一种PSP技术用运动模糊消除装置及其方法属于PSP技术领域；包括相机、扫描振镜、同步控制器、计算机、透镜组和透镜组架；透镜组包括第一凸透镜和第二凸透镜，透镜组架包括第一凸透镜架和第二凸透镜架；第一凸透镜、和第二凸透镜分别固定在第一凸透镜架和第二凸透镜架上，第一凸透镜设置在扫描振镜的一侧，且在扫描振镜扫描区域，相机和扫描振镜成一条直线，且扫描振镜在相机拍摄区域，第二凸透镜设置在相机和扫描振镜之间，第一凸透镜和第二凸透镜形成90度直角，同步控制器输出端分别与相机外触发输入端和扫描振镜外触发输入端连接，计算机分别与相机和扫描振镜通过数据线连接，同步控制器外触发输入端连接；本发明实现消除运动模糊的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于PSP技术领域，具体涉及一种PSP技术用运动模糊消除装置及其方法。
背景技术
运动模糊是很多使用相机的场合经常需要面对的问题。从日常的普通相机对运动物体拍照或摄像，到科学级CCD相机或CMOS相机对全场光强信息的采集(例如压敏/温敏涂料测量技术)，只要相机与被测物体存在相对位移，运动模糊即无法避免。
运动模糊的强弱与测量目标运动速度和相机曝光时间直接相关。相机曝光时间关系到输出图像亮度，即直接关系到数据信噪比，故曝光时间不可无限缩短。低速的相对运动，例如人手持拍摄时的抖动可以通过算法进行消除，但是一旦涉及科研领域，例如将压敏/温敏涂料测量技术应用于压气机等旋转部件时，运动模糊现象则成为实验上的最大障碍之一。PSP数据图像采集需要一定的曝光时间，若在曝光期间被摄物体发生运动，则会导致图像出现运动模糊现象。运动模糊现象会导致测量精度降低，严重时会破坏数据。可以通过缩短曝光时间来抑制运动模糊现象，但同时会直接导致图像亮度下降，即降低信噪比。
典型的军用发动机压气机风扇叶片PSP测量案例：相机分辨率1000像素；视野大小200mm；目标运动线速度400m/s；受信号强度限制，最短曝光时间10微秒。可得曝光期间目标运动距离400m/s×10us＝4mm，对应4mm/200mm×1000像素＝20个像素，已足以破坏数据。
对于现代的压气机叶片，叶尖转速超过音速，在实验条件允许的最短曝光时间下(几十微秒)，相对运动也可能长达数个厘米，感光阵列上的像位移可能达到数十像素，图像完全模糊，不可使用。但该相对运动具有可重复性(按转动周期重复，转速恒定)，近似直线(曝光时间短，该时间内相对运动为圆心角极小的弧线段)，为物理上修正该相对运动提供了可能性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种PSP技术用运动模糊消除装置及其方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种PSP技术用运动模糊消除装置，包括相机、扫描振镜、同步控制器、计算机、透镜组和透镜组架；所述透镜组包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述透镜组架包括第一凸透镜架和第二凸透镜架；所述第一凸透镜、和第二凸透镜分别固定在第一凸透镜架和第二凸透镜架上，所述第一凸透镜设置在扫描振镜的一侧，且在扫描振镜扫描区域，所述相机和扫描振镜成一条直线，且扫描振镜在相机拍摄区域，所述第二凸透镜设置在相机和扫描振镜之间，第一凸透镜和第二凸透镜形成90度直角，所述所述同步控制器输出端分别与相机外触发输入端和扫描振镜外触发输入端连接，所述计算机分别与相机和扫描振镜通过数据线连接，所述同步控制器外触发输入端连接。
进一步地，所述第一凸透镜架包括第一底座、第一固定架、第一锁紧螺丝、第一固定套、第一U型架、第一转轴、第一伸缩杆、第一滑块和第一滑动杆；所述第一底座为凹型，所述第一滑动杆通过安装孔固定在第一底座凹处，第一滑块通过凹槽安装在第一滑动杆上，第一滑块上转动安装有第一伸缩杆，第一伸缩杆与第一U型架固定连接，第一U型架两端设有第一固定套，第一固定套内设有第一转轴，两第一转轴固定在第一固定架上，第一固定架以第一转轴为圆心在第一固定套上转动，第一固定架内固定第一凸透镜，所述第一锁紧螺丝与第一固定套螺纹连接。
进一步地，所述第一伸缩杆包括第一外伸缩杆和第一内伸缩杆；所述第一内伸缩杆安装在第一外伸缩杆内部，第一内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第一内伸缩杆与第一外伸缩杆通过螺栓固定。
进一步地，所述第二凸透镜架包括第二底座、第二固定架、第二锁紧螺丝、第二固定套、第二U型架、第二转轴、第二伸缩杆、第二滑块和第二滑动杆；所述第二底座为凹型，所述第二滑动杆通过安装孔固定在第二底座凹处，第二滑块通过凹槽安装在第二滑动杆上，第二滑块上转动安装有第二伸缩杆，第二伸缩杆与第二U型架固定连接，第二U型架两端设有第二固定套，第二固定套内设有第二转轴，两第二转轴固定在第二固定架上，第二固定架以第二转轴为圆心在第二固定套上转动，第二固定架内固定第二凸透镜，所述第二锁紧螺丝与第二固定套螺纹连接。
进一步地，所述第二伸缩杆包括第二外伸缩杆和第二内伸缩杆；所述第二内伸缩杆安装在第二外伸缩杆内部，第二内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第二内伸缩杆与第二外伸缩杆通过螺栓固定。
一种基于所述PSP技术用运动模糊消除装置实现的PSP技术用运动模糊消除方法，包括以下步骤：
步骤a、搭建设备，固定相机、扫描振镜、同步控制器和控制计算机，调节光路，即透镜组，确保扫描振镜待机状态下，相机清晰拍摄到目标物体；
步骤b、根据目标预估运动参数，在视野中确定目标运动轨迹或者在目标所在位置放置标记物，描述目标运动轨迹；
步骤c、设定扫描振镜扫描坐标，相机视野随着扫描振镜镜片的偏转而发生移动，使相机视野对准轨迹中指定点，记录此时扫描振镜设定坐标参数，所述坐标即为指定点的编程用坐标；
步骤d、对整个轨迹中所有控制点进行c步骤操作，获得扫描振镜运动二维坐标参数序列；
步骤e、根据物体预估参数设定扫描振镜扫描速度；调节相机与扫描振镜间的同步，保证扫描振镜扫描阶段与相机曝光阶段同步；
步骤f、相机设定至外触发模式，曝光时间根据PSP测量要求进行设置；扫描振镜设定至外触发模式，根据目标预估运动参数，通过调节同步控制器两路输出相对延迟，使目标出现在相机视野中预估位置，获得一张运动模糊图像，模糊的起点和终点对应目标预估运动位置；
步骤g、目标进入工作状态，调节同步控制器外触发延迟，使目标运动状态与扫描振镜进行同步，运动模糊现象被抑制或者消除，若预估运动速度与实际运动速度存在差异，无法完全消除，则调节扫描振镜扫描速度即可。
进一步地，所述步骤b中由于PSP测量曝光时间较短，且轻微的运动模糊现象不影响数据处理，用匀速直线运动代替复杂曲线运动，即获得起止点坐标；扫描振镜镜片需要逐渐加速才能够达到设定速度，要在轨迹起点终点外各额外设定一点，预留给加速阶段和减速阶段；扫描振镜变速需要时间，各个控制点间距应相等，以保证扫描振镜在扫描过程中不需要变速。
有益效果：
本发明一种PSP技术用运动模糊消除装置及其方法，利用同步控制器，同步触发相机和扫描振镜，使得相机曝光时间内，扫描振镜恰好处于设定的工作状态，最终实现相机曝光时间内，扫描振镜追随物体运动，相机感光阵列上的像保持静止的目的，实现消除运动模糊的技术问题；同时加入成像透镜组，优化原有成像光路，实现对扫描振镜追随速度的放大，提升图像亮度功能，以应对目标运动速度过快，且拍摄距离较近时，扫描振镜无法完全追随目标运动的情况。
附图说明
图1是本发明结构简图。
图2是第一凸透镜架侧视图。
图3是第一凸透镜架俯视图。
图4是第二凸透镜架侧视图。
图5是第二凸透镜架俯视图。
图6是在PSP技术中应用图。
图7是本发明原理图。
图8是光学成像原理图。
图9是放大追踪速度原理图。
图10是静止效果图。
图11是动态效果图。
图12是本发明效果图。
图中：1相机、2扫描振镜、3同步控制器、4计算机、5透镜组、801第一底座、802第一固定架、803第一锁紧螺丝、804第一固定套、805第一U型架、806第一转轴、807第一伸缩杆、808第一滑块、809第一滑动杆、901第二底座、902第二固定架、903第二锁紧螺丝、904第二固定套、905第二U型架、906第二转轴、907第二伸缩杆、908第二滑块、909第二滑动杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式一
一种PSP技术用运动模糊消除装置，如图1所示，包括相机1、扫描振镜2、同步控制器3、计算机4、透镜组5和透镜组架；所述透镜组5包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述透镜组架包括第一凸透镜架和第二凸透镜架；所述第一凸透镜、和第二凸透镜分别固定在第一凸透镜架和第二凸透镜架上，所述第一凸透镜设置在扫描振镜2的一侧，且在扫描振镜2扫描区域，所述相机1和扫描振镜2成一条直线，且扫描振镜2在相机1拍摄区域，所述第二凸透镜设置在相机1和扫描振镜2之间，第一凸透镜和第二凸透镜形成90度直角，所述所述同步控制器3输出端分别与相机1外触发输入端和扫描振镜2外触发输入端连接，所述计算机4分别与相机1和扫描振镜2通过数据线连接，所述同步控制器3外触发输入端连接。
相机1型号由PSP测量需求决定，本发明可以适配多种相机。本发明相机1采用PCO.2000型相机，德国PCO公司生产的科研级CCD相机，具备外触发功能，触发精度10ns。软件为Camware，在www.pco.de网站可免费下载。相机与计算机连接使用Ethernet(具备1394及USB3.0版本)。
扫描振镜2采用Scanlab Intelligence Cube10扫描振镜，触发精度优于10ns，内部装有转轴相互垂直的两枚镜片，最大旋转角速度约100rad/s，即扫略1°约需0.17ms。镜片尺寸约12mm*14mm，侧面通光孔径约8mm。需使用计算机预先设定工作参数，随后可以以外触发模式进行高精度的自动运行，与计算机使用专用缆线及板卡连接。
同步控制器3采用Stanford Research DG-645，拥有8个独立可编程的输出通道，能够输出4路延迟、脉宽均可精确设定的TTL脉冲。具备接收外触发输入功能。
控制计算机4采用通用计算机即可。
本发明解决规则运动目标(典型包括压气机转子叶片、螺旋桨叶片、炮弹等)PSP测量中的运动模糊问题，即实现线速度不低于400m/s的运动物体的清晰拍摄。应用该技术的前提是：
1、目标运动轨迹准确已知，或粗略已知并可进行重复捕捉；
2、目标运动时间特征可被准确定位；
在以上前提下，本发明实现对运动模糊现象的消除。
如图6、图7、图8和图9所示，本实施例以压气机测量为例，固定安装相机1和扫描振镜2，调节成像透镜组5，保证相机1拍摄区域符合预期、扫描振镜2扫描方向与目标运动方向一致。相机1及扫描振镜2与同步控制器3相连，用同步控制器3提供稳定的可调延迟的触发信号。扫描振镜2与控制计算机4连接。
根据相对运动速度大小，预先估算扫描振镜2可能的扫略速度范围，并调试给出对应速度设定下的相机1触发延迟，列出对应表格。只有当扫描振镜2扫描速度与目标运动速度相匹配时，才会达到最优的效果，而通常目标运动速度很难直接准确给出，故在试验过程中需要及时调节扫描振镜2扫描速度。扫描振镜2在接到触发开始工作，到加速至指定速度需要一个延迟，该延迟随扫描振镜2设定的扫略速度变化，且远大于相机触发后的工作延迟，故需在同步控制器3中给相机1设定一触发延迟，令扫描振镜1提前工作并开始加速。
试验过程中，即时采集相机图像，观察运动模糊变化趋势，逐步调节扫描振镜2扫描速度，并根据预先列出的表格插值得到同步控制器3提供给相机1的触发延迟，直至寻找到一个扫描振镜2最优扫略速度，使得运动模糊被完全消除。如图10、图11和图12所示，为对比效果图。
具体实施方式二
如图2和图3所示，所述第一凸透镜架包括第一底座801、第一固定架802、第一锁紧螺丝803、第一固定套804、第一U型架805、第一转轴806、第一伸缩杆807、第一滑块808和第一滑动杆809；所述第一底座801为凹型，所述第一滑动杆809通过安装孔固定在第一底座801凹处，第一滑块808通过凹槽安装在第一滑动杆809上，第一滑块808上转动安装有第一伸缩杆807，第一伸缩杆807与第一U型架805固定连接，第一U型架805两端设有第一固定套804，第一固定套804内设有第一转轴806，两第一转轴806固定在第一固定架802上，第一固定架802以第一转轴806为圆心在第一固定套804上转动，第一固定架802内固定第一凸透镜，所述第一锁紧螺丝803与第一固定套804螺纹连接。
所述第一伸缩杆807包括第一外伸缩杆和第一内伸缩杆；所述第一内伸缩杆安装在第一外伸缩杆内部，第一内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第一内伸缩杆与第一外伸缩杆通过螺栓固定。
工作过程；在具体实施方式一中调节光路，把第一凸透镜固定在第一固定架802上，第一固定架802以第一转轴806为圆心在第一固定套804上转动，通第一伸缩杆807能够调节第一凸透镜的高度，通过第一滑块808在第一滑动杆上滑动，调节第一凸透镜的位置，通过第一伸缩杆807通过转轴与第一滑块808活动连接，能够调节第一凸透镜的角度。
如图4和图5所示，所述第二凸透镜架包括第二底座901、第二固定架902、第二锁紧螺丝903、第二固定套904、第二U型架905、第二转轴906、第二伸缩杆907、第二滑块908和第二滑动杆909；所述第二底座901为凹型，所述第二滑动杆909通过安装孔固定在第二底座901凹处，第二滑块908通过凹槽安装在第二滑动杆909上，第二滑块908上转动安装有第二伸缩杆907，第二伸缩杆907与第二U型架905固定连接，第二U型架905两端设有第二固定套904，第二固定套904内设有第二转轴906，两第二转轴906固定在第二固定架902上，第二固定架902以第二转轴906为圆心在第二固定套904上转动，第二固定架902内固定第二凸透镜，所述第二锁紧螺丝903与第二固定套904螺纹连接。
所述第二伸缩杆907包括第二外伸缩杆和第二内伸缩杆；所述第二内伸缩杆安装在第二外伸缩杆内部，第二内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第二内伸缩杆与第二外伸缩杆通过螺栓固定。
工作过程；在具体实施方式一中调节光路，把第二凸透镜固定在第二固定架902上，第二固定架902以第二转轴906为圆心在第二固定套904上转动，通第二伸缩杆907能够调节第二凸透镜的高度，通过第二滑块908在第二滑动杆上滑动，调节第二凸透镜的位置，通过第二伸缩杆907通过转轴与第二滑块908活动连接，能够调节第二凸透镜的角度。
具体实施方式三
一种基于所述PSP技术用运动模糊消除装置实现的PSP技术用运动模糊消除方法，包括以下步骤：
步骤a、搭建设备，固定相机1、扫描振镜2、同步控制器3和控制计算机4，调节光路，即透镜组5，确保扫描振镜2待机状态下，相机1清晰拍摄到目标物体；
步骤b、根据目标预估运动参数，在视野中确定目标运动轨迹或者在目标所在位置放置标记物，描述目标运动轨迹；
步骤c、设定扫描振镜2扫描坐标，相机1视野随着扫描振镜2镜片的偏转而发生移动，使相机视野对准轨迹中指定点，记录此时扫描振镜2设定坐标参数，所述坐标即为指定点的编程用坐标；
步骤d、对整个轨迹中所有控制点进行c步骤操作，获得扫描振镜2运动二维坐标参数序列；
步骤e、根据物体预估参数设定扫描振镜2扫描速度；调节相机1与扫描振镜2间的同步，保证扫描振镜2扫描阶段与相机1曝光阶段同步；
步骤f、相机1设定至外触发模式，曝光时间根据PSP测量要求进行设置；扫描振镜2设定至外触发模式，根据目标预估运动参数，通过调节同步控制器3两路输出相对延迟，使目标出现在相机1视野中预估位置，获得一张运动模糊图像，模糊的起点和终点对应目标预估运动位置；
步骤g、目标进入工作状态，调节同步控制器3外触发延迟，使目标运动状态与扫描振镜2进行同步，运动模糊现象被抑制或者消除，若预估运动速度与实际运动速度存在差异，无法完全消除，则调节扫描振镜2扫描速度即可。
具体地，所述步骤b中由于PSP测量曝光时间较短，且轻微的运动模糊现象不影响数据处理，用匀速直线运动代替复杂曲线运动，即获得起止点坐标；扫描振镜2镜片需要逐渐加速才能够达到设定速度，要在轨迹起点终点外各额外设定一点，预留给加速阶段和减速阶段；扫描振镜2变速需要时间，各个控制点间距应相等，以保证扫描振镜2在扫描过程中不需要变速。
本发明核心原理是使用相机1视野的运动追踪目标运动。相机1视野的运动速度取决于扫描振镜2的旋转速度，物体低速运动时，使用不加透镜组5的简单装置即可。而面对高速运动物体典型的如压气机转子，叶尖线速度400m/s以上，扫描振镜2旋转速度无法跟上物体速度。此时需要使用光学手段对扫描振镜2追踪速度进行“放大”。
如图6所示，一个完整的带运动模糊修正装置的PSP测量***连接示意图。其中激光器组件、LP590滤光片为PSP***需要，本专利不涉及。成像***由目标(叶片)->第一凸透镜->扫描振镜2镜片(反射镜)->第二凸透镜->相机1组成。该光路同时具备光学成像及放大振镜追踪速度的作用。
如图8所示，为光学成像原理图：f1将目标物体在某位置呈一倒立缩小实像，f2对该实像进行二次成像，在相机1CCD阵列上呈一正立实像。图中扫描振镜2右侧光路绘制在反射镜像空间内，便于描述。
如图9所示，为放大追踪速度原理示意图，图中扫描振镜2右侧光路绘制在反射镜(像空间内，便于描述。取光轴光线进行分析，扫描振镜2旋转会导致光轴偏移，速度为振旋转速度ω1二倍。定义有效曝光时间为Δt，则光轴偏转角度2ω1Δt。由凸透镜成像关系，可以得到
由三角形相似关系，得到：
由于曝光时间很短，实际光轴偏转角度为一小角度，可近似取tan(2ω1Δt)＝2ω1Δt，上2式消去s1最终得到：
为直观显示加速倍率，引入原速度v1Δt＝2ω1Δt(d1+d2)，即可得追踪速度放大倍率：
根据实际情况，d1为整个***的测量距离，由试验现场条件决定，无法随意指定，但通常为米量级，而d2为***内部透镜到振镜距离(可自行调节)，通常为10cm左右。故d1＞＞d2。f1为常见光学透镜，焦距通常在200mm以内，d2、f1处于同一量级。近似简化后得到下式，用于估算匹配速度：
即首先要选择焦距尽可能短的透镜，然后在选择好透镜焦距f1之后，透镜到振镜的距离应大于2倍f1，此时该透镜对匹配速度有提高效果。典型的，取f1＝35mm(常见光学透镜)，并安装在距振镜镜片d2＝4f1＝140mm距离时，振镜实际追踪速度可以放大为不使用本专利光路条件下的3倍。理论上在透镜加工质量及安装精度允许的条件下，该光路可以使用有限速度的振镜旋转，追踪速度无限大的运动目标。
Claims (7)
1.一种PSP技术用运动模糊消除装置，其特征在于，包括相机(1)、所述相机(1)用于对规则运动目标进行PSP测量，该目标线速度不低于400m/s，扫描振镜(2)、同步控制器(3)、计算机(4)、透镜组(5)和透镜组架；所述透镜组(5)包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述透镜组架包括第一凸透镜架和第二凸透镜架；所述第一凸透镜、和第二凸透镜分别固定在第一凸透镜架和第二凸透镜架上，所述第一凸透镜设置在扫描振镜(2)的一侧，且在扫描振镜(2)扫描区域，所述相机(1)和扫描振镜(2)成一条直线，且扫描振镜(2)在相机(1)拍摄区域，所述第二凸透镜设置在相机(1)和扫描振镜(2)之间，第一凸透镜和第二凸透镜形成90度直角，所述同步控制器(3)输出端分别与相机(1)外触发输入端和扫描振镜(2)外触发输入端连接，利用同步控制器，同步触发相机和扫描振镜，使得相机曝光时间内，扫描振镜以与目标运动速度匹配的速度追随目标运动，令相机感光阵列上的像保持静止，所述计算机(4)分别与相机(1)和扫描振镜(2)通过数据线连接；
所述透镜组用于放大扫描振镜追踪速度，放大后的扫描振镜追踪速度v2计算方式如下：
扫描振镜(2)旋转会导致光轴偏移，速度为振镜旋转速度ω1二倍，定义有效曝光时间为Δt，则光轴偏转角度2ω1Δt；
由凸透镜成像关系，得到：
由三角形相似关系，得到：
由于曝光时间很短，实际光轴偏转角度为一小角度，取tan(2ω1Δt)＝2ω1Δt，上2式消去s1最终得到：
为直观显示加速倍率，引入振镜原追踪速度v1，v1Δt＝2ω1Δt(d1+d2)，即可得追踪速度放大倍率：
根据实际情况，d1为整个***的测量距离，由试验现场条件决定，为米量级，而d2为第一凸透镜到振镜距离；
故d1＞＞d2，f1为第一凸透镜的焦距，在200mm以内，d2、f1处于同一量级，简化后得到下式：
然后在选择好第一凸透镜焦距f1之后，第一凸透镜到振镜的距离应大于2倍f1，此时第一凸透镜对振镜的追踪速度有提高效果。
2.根据权利要求1所述一种PSP技术用运动模糊消除装置，其特征在于，所述第一凸透镜架包括第一底座(801)、第一固定架(802)、第一锁紧螺丝(803)、第一固定套(804)、第一U型架(805)、第一转轴(806)、第一伸缩杆(807)、第一滑块(808)和第一滑动杆(809)；所述第一底座(801)为凹型，所述第一滑动杆(809)通过安装孔固定在第一底座(801)凹处，第一滑块(808)通过凹槽安装在第一滑动杆(809)上，第一滑块(808)上转动安装有第一伸缩杆(807)，第一伸缩杆(807)与第一U型架(805)固定连接，第一U型架(805)两端设有第一固定套(804)，第一固定套(804)内设有第一转轴(806)，两第一转轴(806)固定在第一固定架(802)上，第一固定架(802)以第一转轴(806)为圆心在第一固定套(804)上转动，第一固定架(802)内固定第一凸透镜，所述第一锁紧螺丝(803)与第一固定套(804)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述一种PSP技术用运动模糊消除装置，其特征在于，所述第一伸缩杆(807)包括第一外伸缩杆和第一内伸缩杆；所述第一内伸缩杆安装在第一外伸缩杆内部，第一内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第一内伸缩杆与第一外伸缩杆通过螺栓固定。
4.根据权利要求1所述一种PSP技术用运动模糊消除装置，其特征在于，所述第二凸透镜架包括第二底座(901)、第二固定架(902)、第二锁紧螺丝(903)、第二固定套(904)、第二U型架(905)、第二转轴(906)、第二伸缩杆(907)、第二滑块(908)和第二滑动杆(909)；所述第二底座(901)为凹型，所述第二滑动杆(909)通过安装孔固定在第二底座(901)凹处，第二滑块(908)通过凹槽安装在第二滑动杆(909)上，第二滑块(908)上转动安装有第二伸缩杆(907)，第二伸缩杆(907)与第二U型架(905)固定连接，第二U型架(905)两端设有第二固定套(904)，第二固定套(904)内设有第二转轴(906)，两第二转轴(906)固定在第二固定架(902)上，第二固定架(902)以第二转轴(906)为圆心在第二固定套(904)上转动，第二固定架(902)内固定第二凸透镜，所述第二锁紧螺丝(903)与第二固定套(904)螺纹连接。
5.根据权利要求4所述一种PSP技术用运动模糊消除装置，其特征在于，所述第二伸缩杆(907)包括第二外伸缩杆和第二内伸缩杆；所述第二内伸缩杆安装在第二外伸缩杆内部，第二内伸缩杆上加工有若干螺纹孔，第二内伸缩杆与第二外伸缩杆通过螺栓固定。
6.一种基于权利要求1至5所述PSP技术用运动模糊消除装置实现的PSP技术用运动模糊消除方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、搭建设备，固定相机(1)、扫描振镜(2)、同步控制器(3)和控制计算机(4)，调节光路，即透镜组(5)，确保扫描振镜(2)待机状态下，相机(1)清晰拍摄到目标物体；
步骤b、根据目标预估运动参数，在视野中确定目标运动轨迹或者在目标所在位置放置标记物，描述目标运动轨迹；
步骤c、设定扫描振镜(2)扫描坐标，相机(1)视野随着扫描振镜(2)镜片的偏转而发生移动，使相机视野对准轨迹中指定点，记录此时扫描振镜(2)设定坐标参数，所述坐标即为指定点的编程用坐标；
步骤d、对整个轨迹中所有控制点进行c步骤操作，获得扫描振镜(2)运动二维坐标参数序列；
步骤e、根据物体预估参数设定扫描振镜(2)扫描速度；调节相机(1)与扫描振镜(2)间的同步，保证扫描振镜(2)扫描阶段与相机(1)曝光阶段同步；
步骤f、相机(1)设定至外触发模式，曝光时间根据PSP测量要求进行设置；扫描振镜(2)设定至外触发模式，根据目标预估运动参数，通过调节同步控制器(3)两路输出相对延迟，使目标出现在相机(1)视野中预估位置，获得一张运动模糊图像，模糊的起点和终点对应目标预估运动位置；
步骤g、目标进入工作状态，调节同步控制器(3)外触发延迟，使目标运动状态与扫描振镜(2)进行同步，运动模糊现象被抑制或者消除，若预估运动速度与实际运动速度存在差异，无法完全消除，则调节扫描振镜(2)扫描速度即可。
7.根据权利要求6所述一种PSP技术用运动模糊消除方法，其特征在于，所述步骤b中由于PSP测量曝光时间较短，且轻微的运动模糊现象不影响数据处理，用匀速直线运动代替复杂曲线运动，即获得起止点坐标；扫描振镜(2)镜片需要逐渐加速才能够达到设定速度，要在轨迹起点终点外各额外设定一点，预留给加速阶段和减速阶段；扫描振镜(2)变速需要时间，各个控制点间距应相等，以保证扫描振镜(2)在扫描过程中不需要变速。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810631582.1A CN108540727B (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810631582.1A CN108540727B (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108540727A CN108540727A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108540727B true CN108540727B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=63471264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810631582.1A Active CN108540727B (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108540727B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114877869A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种运动模糊抑制试验***及其工作方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075567A1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Otsuka Electronics Co., Ltd. | Measurement system for evaluating moving image quality of displays |
| CN201681526U (zh) * | 2010-04-30 | 2010-12-22 | 浙江天煌科技实业有限公司 | 一种组合式多功能光学实验装置 |
| CN102354053A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-02-15 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 消除图像模糊的回扫光学***及方法 |
| CN102724388A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-10 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 消除高速运动成像拖影的回扫*** |
| CN106342270B (zh) * | 2009-08-12 | 2013-06-19 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种大视场红外搜索光学成像*** |
| CN103279926A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-09-04 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种tsp/psp旋转部件测量的模糊修正方法 |
| CN104487884A (zh) * | 2012-06-07 | 2015-04-01 | 考利达基因组股份有限公司 | 扫描照明技术 |
| CN104595842A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-06 | 宋记锋 | 大口径反射式光导机及其工作方法 |
| JP2017090792A (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | モーションブラー補償装置、撮像システム、および、モーションブラー補償方法 |
| CN206251250U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-06-13 | 北京弘益鼎视科技发展有限公司 | 全景扫描监控*** |
| CN207179113U (zh) * | 2017-08-21 | 2018-04-03 | 宿迁市科莱博生物化学有限公司 | 一种化工反应设备专用支架 |
| CN208623787U (zh) * | 2018-06-19 | 2019-03-19 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种psp技术用运动模糊消除装置 |
-
2018
- 2018-06-19 CN CN201810631582.1A patent/CN108540727B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075567A1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Otsuka Electronics Co., Ltd. | Measurement system for evaluating moving image quality of displays |
| CN106342270B (zh) * | 2009-08-12 | 2013-06-19 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种大视场红外搜索光学成像*** |
| CN201681526U (zh) * | 2010-04-30 | 2010-12-22 | 浙江天煌科技实业有限公司 | 一种组合式多功能光学实验装置 |
| CN102354053A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-02-15 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 消除图像模糊的回扫光学***及方法 |
| CN104487884A (zh) * | 2012-06-07 | 2015-04-01 | 考利达基因组股份有限公司 | 扫描照明技术 |
| CN102724388A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-10 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 消除高速运动成像拖影的回扫*** |
| CN103279926A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-09-04 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种tsp/psp旋转部件测量的模糊修正方法 |
| CN104595842A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-06 | 宋记锋 | 大口径反射式光导机及其工作方法 |
| JP2017090792A (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | モーションブラー補償装置、撮像システム、および、モーションブラー補償方法 |
| CN206251250U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-06-13 | 北京弘益鼎视科技发展有限公司 | 全景扫描监控*** |
| CN207179113U (zh) * | 2017-08-21 | 2018-04-03 | 宿迁市科莱博生物化学有限公司 | 一种化工反应设备专用支架 |
| CN208623787U (zh) * | 2018-06-19 | 2019-03-19 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种psp技术用运动模糊消除装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于旋转扫描的大口径红外双视场光学***设计;卢鑫;;光电技术应用(第03期);全文 * |
| 航空相机的像面旋转特性分析;耿文豹;翟林培;丁亚林;赵秀影;;红外与激光工程(第06期) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108540727A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102494609B (zh) | 一种基于激光探针阵列的三维摄影方法及装置 | |
| CN102692364B (zh) | 采用一种基于模糊图像处理的动态颗粒测量装置的颗粒测量方法 | |
| CN102798512B (zh) | 一种采用单镜头的三维流场图像测量装置及方法 | |
| DE102017207176A1 (de) | Autofokussystem für eine mit Hochgeschwindigkeit periodisch modulierte Linse mit variabler Brennweite | |
| EP0687401A4 (en) | IMAGE RECORDING DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING DISTANCE BY FOCUSING AND FOCUS INFORMATION | |
| WO2006050430A2 (en) | Optical tracking system using variable focal length lens | |
| CN109559355A (zh) | 一种基于相机组的无公共视场的多相机全局标定装置及方法 | |
| CN105184784A (zh) | 基于运动信息的单目相机获取深度信息的方法 | |
| CN108020200A (zh) | 一种深度测量方法及*** | |
| CN114838668B (zh) | 一种隧道位移监测方法及*** | |
| CN104539829A (zh) | 一种基于红外面阵探测器扫描成像的光机结构 | |
| CN112556594A (zh) | 一种融合红外信息的应变场和温度场耦合测量方法及*** | |
| CN108540727B (zh) | 一种psp技术用运动模糊消除装置及其方法 | |
| CN105301279B (zh) | 一种基于摄像头的速度测量方法、装置及移动终端 | |
| CN110086973B (zh) | 一种基于光流相机的云台稳像*** | |
| JP2927179B2 (ja) | ３次元形状入力装置 | |
| CN108345084A (zh) | 一种主被动结合的变倍自动调焦方法及*** | |
| Gao et al. | Single-event-camera-based 3D trajectory measurement method for high-speed moving targets | |
| JP2022541026A (ja) | 撮影機器及び方法、並びに調整要素 | |
| CN208623787U (zh) | 一种psp技术用运动模糊消除装置 | |
| CN114152210A (zh) | 一种旋转部件表面变形及压力分布同步测量*** | |
| CN112272272B (zh) | 一种成像方法及其装置 | |
| CN110677582B (zh) | 一种滤波测速检焦方法、***及终端设备 | |
| JPH0252204A (ja) | ３次元座標計測装置 | |
| CN217276041U (zh) | 一种旋转部件表面变形及压力分布同步测量*** |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |