一种摄像系统的时间参数测试系统及测试方法与流程

本发明涉及一种光学摄像系统，尤其涉及的是一种摄像系统的时间参数测试系统及测试方法。

背景技术：

摄像系统在当今社会应用广泛，新产品大多追求图像具备更好的清晰度、色彩还原和动态范围等表现，而影像的时间相关参数往往容易被忽略。而事实上，摄像系统的时间相关参数对影像质量影像极大，尤其在临床应用中，临床医疗对摄像系统的实时性和调制速度要求极高。如在手术中，内窥镜摄像系统的视频帧率、影像滞后和曝光收敛时间等时间参数，对术中医生的判断和操作有极大影响：摄像系统的曝光收敛时间影响影像的亮度稳定性，频繁闪动不利于观察，且易产生视觉疲劳；视频帧率过低及滞后时间过长影响影像实时性，所呈现画面内容明显慢于实际操作，极易误导判断。因此，摄像系统的时间参数对影像质量有极大影响，但目前并没有成熟的方法可对这些参数进行集成自动化检测。

有研究使用成像按频率依次点亮led阵列的方法量化视频帧率，但这种方法的硬件结构复杂，其控制比较麻烦。在成像曝光时间的测试方面，有研究使用多个扫描机构和反射镜控制视野内按扫描路径形成的两线，以此检测曝光时间，但其光路控制复杂，操作麻烦。而在视频滞后时间检测方面，目前也多采用在输入和输出端增加时间戳分析的方式，但这种方式需对待测系统的拍摄模块和终端进行多部位视频处理，对不同产品的检测造成不便。因此，目前暂无一种简单便捷的方法可集成自动地检测摄像系统的时间参数。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种摄像系统的时间参数测试系统及测试方法，旨在解决现有的成像系统时间参数测试方法结构复杂，执行不便，无法集成自动检测的问题。

本发明的技术方案如下：一种摄像系统的时间参数测试系统，其中，包括：

光源模块，发出测试光信号；

待测摄像系统，拍摄光源模块发出的测试光信号；

第一光电探测模块，对摄光源模块发出的测试光信号进行光电信号转换；

第二光电探测模块，对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换；

控制模块，输入测试指令；

核心处理模块，接收并根据通过控制模块输入的测试指令对光源模块进行开关和频率控制；接收光第一电探测模块发送过来的光电信号和第二光电探测模块发送过来的光电信号并处理光电信号，根据处理测试结果调节光源模块的频率后继续测试或将测试结果发送至显示模块；

显示模块，接收核心处理模块发送过来的待测摄像系统的测试结果、即待测摄像系统的时间参数数值并显示；

所述控制模块、显示模块、光源模块、第一光电探测模块和第二光电探测模块分别与核心处理模块进行通信连接。

所述的摄像系统的时间参数测试系统，其中，所述待测摄像系统包括：

摄像模块，接收到光源模块发出的测试光信号并成像；

图像处理模块，接收并处理摄像模块发过来的成像信号；

显示器，接收图像处理模块发送过来的成像信号并显示；

所述摄像模块与图像处理模块连接，图像处理模块与显示器连接。

所述的摄像系统的时间参数测试系统，其中，所述第一光电探测模块采用光电探测器；第二光电探测模块采用光电探测器。

所述的摄像系统的时间参数测试系统，其中，所述光源模块采用led光源。

所述的摄像系统的时间参数测试系统，其中，所述摄像模块采用摄像头，图像处理模块采用图像处理器，显示器采用医用显示器。

一种如上述任一所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，其中，具体包括以下步骤：

s1：控制模块通过核心处理模块启动不同测试模式，核心处理模块根据不同的测试模式控制光源模块的点亮、关闭或闪烁频率；

s2：待测摄像系统收集光源模块在不同模式下的测试光信号，通过内部成像系统成像后，对图像进行处理并显示；

s3：第一光电探测模块对光源模块发出的测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换，第一光电探测模块将转换后的电信号和第二光电探测模块将转换后的电信号发送到核心处理模块；

s4：核心处理模块接收转换后的电信号并对电信号进行分析处理，然后根据处理测试结果调节光源模块4的频率后继续测试或将测试结果发送至显示模块进行时间参数数值显示。

所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，其中，所述s1至s4的具体过程如下：通过控制模块输入测试指令，控制模块将测试指令发送至核心处理模块，核心处理模块对光源模块进行开关和频率控制；待测摄像系统拍摄光源模块发出的测试光信号，具体为：摄像模块接收到光源模块发出的测试光信号后，通过图像处理模块将成像信号传送到显示器；第一光电探测模块对光源模块发出的测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块对待测摄像系统的组件显示器中的成像信号进行光电信号转换，第一光电探测模块和第二光电探测模块分别将转换后的电信号发送到核心处理模块；核心处理模块对转换后的信号进行分析处理，根据处理测试结果调节光源模块的频率后继续测试或将测试结果发送至显示模块进行时间参数数值显示。

所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，其中，当测量待测摄像系统的有效帧率时，所述s1至s4的具体过程如下：按照光源模块的频率闪烁光信号，设其频率为p1；摄像模块收集光源模块的频闪光信号，通过待测摄像系统内部成像系统成像后显示出来，设待测摄像系统的有效帧率为p2；

当p1＜p2时，待测摄像系统采集信号的周期与光源模块的闪烁频率不匹配，所拍摄图像呈现明暗变化的现象；第二光电探测模块对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换，向核心处理模块输出高低电平信号；核心处理模块增大光源模块的闪烁频率；

当p1=p2时，待测摄像系统采集信号的周期与光源模块闪烁频率匹配，所拍摄图像呈现恒亮或恒暗的现象；第二光电探测模块对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换，向核心处理模块输出恒定电平信号；核心处理模块将该时刻的p1发送至显示模块进行数值显示，此时光源模块的闪烁频率p1等于待测摄像系统的有效帧率，结束测试。

所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，其中，当测量待测摄像系统影像滞后时间时，所述s1至s4的具体过程如下：控制光源模块点亮；测量待测摄像系统收集光源模块的测试光信号，对测试光信号处理后显示输出；第一光电探测模块对光源模块发出的测试光信号进行光电信号转换，获得的电平信号在某时刻出现电平上升，设该上升沿时刻为t1，第二光电探测模块对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换，获得的电平信号同样在某时刻出现电平上升，设该上升沿时刻为t2，第一光电探测模块和第二光电探测模块分别将电信号发送到核心处理模块；核心处理模块接收到电信号，计算第二光电探测模块和第一光电探测模块获得的电平信号的上升沿时间差t2-t1，并发送至显示模块进行数值显示，此时时间差即为待测摄像系统的影像滞后时间。

所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，其中，当测量待测摄像系统影像曝光和收敛速度时，所述s1至s4的具体过程如下：控制光源模块在某一时刻点亮，并且在点亮一段时间后关闭；待测摄像系统一直收集光源模块的测试光信号，对测试光信号处理后输出显示；第二光电探测模块对待测摄像系统的成像信号进行光电信号转换，并将电信号发送到核心处理模块上；

其中，当光源模块在某一时刻点亮时，第二光电探测模块捕获瞬间上升的高电平信号，记录该时刻为t3；待测摄像系统因图像画面亮度高于所设定目标亮度从而逐渐调低曝光参数，以使图像画面亮度降低至目标亮度水平，第二光电探测模块捕获到的电平信号逐渐下降至稳定水平，记录电平信号降到稳定水平时的瞬时时间为t4；核心处理模块接收到t3时刻的电信号和t4的电信号，计算待测摄像系统的摄像收敛时间为t4-t3，并发送至显示模块3进行数值显示；

控制光源模块关闭时，第二光电探测模块获得瞬间下降的电平信号，记录该时刻为t；待测摄像系统因图像画面亮度低于所设定目标亮度从而逐渐调高曝光参数，第二光电探测模块捕获到的电平信号逐渐上升至稳定水平，记录电平信号升至稳定水平的时刻为t6；核心处理模块接收到t5时刻的电信号和t6的电信号，计算待测摄像系统6的摄像曝光时间t6-t5，并发送至显示模块3进行数值显示。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种摄像系统的时间参数测试系统及测试方法，通过摄像模块接收到光源模块发出的测试光信号后，图像处理模块将成像信号传送到显示器；第一光电探测模块对测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块对待测摄像系统的显示器中的成像信号进行光电信号转换，第一光电探测模块和第二光电探测模块分别将转换后的电信号发送到核心处理模块；核心处理模块对转换后的信号进行分析处理，根据处理测试结果再次控制光源模块变换频率后继续进行测试或者将测试结果输送到显示模块进行待测摄像系统的时间参数显示；本技术方案利用光电探测模块，可以实现对待测摄像系统的有效帧率、曝光收敛和影像滞后时间参数的集成、自动式测量，操作简单便捷，满足使用要求。

附图说明

图1是本发明中摄像系统的时间参数测试系统的结构示意图。

图2是本发明中摄像系统的时间参数测试方法的步骤流程图。

图3是本发明中待测摄像系统摄像收敛时间的电频波形图。

图4是本发明中待测摄像系统摄像曝光时间的电频波形图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图1所示，一种摄像系统的时间参数测试系统，包括：

光源模块4，发出测试光信号；

待测摄像系统6，拍摄光源模块4发出的测试光信号；

第一光电探测模块5，对摄光源模块4发出的测试光信号进行光电信号转换；

第二光电探测模块10，对待测摄像系统6的成像信号进行光电信号转换；

控制模块1，输入测试指令；

核心处理模块2，接收并根据通过控制模块1输入的测试指令对光源模块4进行开关和频率控制；接收光第一电探测模块5发送过来的光电信号和第二光电探测模块10发送过来的光电信号并处理光电信号，根据处理测试结果调节光源模块4的频率后继续测试或将测试结果发送至显示模块3；

显示模块3，接收核心处理模块2发送过来的待测摄像系统6的测试结果、即待测摄像系统6的时间参数数值并显示；

所述控制模块1、显示模块3、光源模块4、第一光电探测模块5和第二光电探测模块10分别与核心处理模块2进行通信连接。

在某些具体实施例中，所述待测摄像系统6包括：

摄像模块7，接收到光源模块4发出的测试光信号并成像；

图像处理模块8，接收并处理摄像模块7发过来的成像信号；

显示器9，接收图像处理模块8发送过来的成像信号并显示；

所述摄像模块7与图像处理模块8连接，图像处理模块8与显示器9连接。

作为一种优选实施例，所述控制模块1采用弹簧按键。

作为一种优选实施例，所述核心处理模块2采用控制电路板。

作为一种优选实施例，所述显示模块3采用液晶显示器。

作为一种优选实施例，所述光源模块4采用led光源。

作为一种优选实施例，所述第一光电探测模块5采用光电探测器；第二光电探测模块10采用光电探测器。

作为一种优选实施例，所述摄像模块7采用摄像头，图像处理模块8采用图像处理器，显示器采用医用显示器。

如图2所示，一种如上述所述的摄像系统的时间参数测试系统的测试方法，具体包括以下步骤：

s1：控制模块1通过核心处理模块2启动不同测试模式，核心处理模块2根据不同的测试模式控制光源模块4的点亮、关闭或闪烁频率；

s2：待测摄像系统6收集光源模块4在不同模式下的测试光信号，通过内部成像系统成像后，对图像进行处理并显示；

s3：第一光电探测模块5对光源模块4发出的测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块10对待测摄像系统6的成像信号进行光电信号转换，第一光电探测模块5将转换后的电信号和第二光电探测模块10将转换后的电信号发送到核心处理模块2；

s4：核心处理模块2接收转换后的电信号并对电信号进行分析处理，然后根据处理测试结果调节光源模块4的频率后继续测试或将测试结果发送至显示模块3进行时间参数数值显示。

在某些具体实施例中，所述摄像系统的时间参数测试系统的测试方法过程如下：通过控制模块1输入测试指令，控制模块1将测试指令发送至核心处理模块2，核心处理模块2对光源模块4进行开关和频率控制；待测摄像系统6拍摄光源模块4发出的测试光信号，具体为：摄像模块7接收到光源模块4发出的测试光信号后，通过图像处理模块8将成像信号传送到显示器9；第一光电探测模块5对测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块10对待测摄像系统6的组件显示器9中的成像信号进行光电信号转换，两者分别将转换后的电信号发送到核心处理模块2；核心处理模块2对转换后的信号进行分析处理，再次控制光源模块4变换频率或者将结果输送到显示模块3进行数值显示。

其中，通过本摄像系统的时间参数测试系统测量待测摄像系统6的时间参数，有以下几种情况：

（1）当通过本摄像系统的时间参数测试系统测量待测摄像系统6的有效帧率时，所述s1中，按照光源模块4的频率闪烁光信号，设其频率为p1；所述s2中，摄像模块7收集光源模块4的频闪光信号，通过待测摄像系统6内部成像系统成像后，通过图像处理模块8处理后，显示于显示器9上，设待测摄像系统6的有效帧率为p2；

当p1＜p2时，待测摄像系统6采集信号的周期与光源模块4的闪烁频率不匹配，所拍摄图像呈现明暗变化的现象。在所述s3中，第二光电探测模块10对显示器9的成像信号进行光电信号转换，向核心处理模块2输出高低电平信号；所述s4中，核心处理模块2增大光源模块4的闪烁频率；

当p1=p2时，待测摄像系统6采集信号的周期与光源模块4闪烁频率匹配，所拍摄图像呈现恒亮或恒暗的现象。所述s3中，第二光电探测模块10对显示器9的成像信号进行光电信号转换，向核心处理模块2输出恒定电平信号；所述s4中，核心处理模块2将该时刻的p1发送至显示模块3进行数值显示，此时光源模块4的闪烁频率p1等于待测摄像系统6有效帧率，结束测试。

在某些具体实施例中，在对待测摄像系统6的有效帧率的测量过程中，在调节光源模块4的频率时，可以通过一键自动调节和手动按键调节两种方式，但并不仅限于以上方式。

（2）当通过本摄像系统的时间参数测试系统测量待测摄像系统6影像滞后时间时，所述s1中，光源模块4点亮；所述s2中，摄像模块7收集光源模块4的测试光信号，通过图像处理模块8处理后显示于显示器9上；所述s3中，第一光电探测模块5对光源模块4发出的测试光信号进行光电信号转换，获得的电平信号在某时刻出现电平上升，设该上升沿时刻为t1，第二光电探测模块10对显示器9的成像信号进行光电信号转换，获得的电平信号同样在某时刻出现电平上升，设该上升沿时刻为t2，第一光电探测模块5和第二光电探测模块10分别将电信号发送到核心处理模块2。

其中，由于待测摄像系统6进行信号收集、处理和传输至显示器9显示需要耗费一定时间，第二光电探测模块10获得的电平信号的上升沿时间t2将晚于第一光电探测模块5获得的电平信号的上升沿时间t1，所述s4中，核心处理模块2接收到电信号，计算第二光电探测模块10和第一光电探测模块5获得的电平信号的上升沿时间差t2-t1，并发送至显示模块3进行数值显示，此时时间差即为待测摄像系统6的影像滞后时间。

（3）当通过本摄像系统的时间参数测试系统测量待测摄像系统6影像曝光和收敛速度时，所述s1中，光源模块4突然点亮，并且在点亮一段时间后关闭；所述s2中，摄像模块7一直收集光源模块4的测试光信号，通过图像处理模块8处理后显示于显示器9上。所述s3中，第二光电探测模块10对显示器9的成像信号进行光电信号转换，并将电信号发送到核心处理模块2上。

其中，当光源模块4突然点亮时，待测摄像系统6以原有曝光参数采集光信号，其图像画面亮度瞬间上升，此时第二光电探测模块10将捕获瞬间上升的高电平信号，记录该时刻为t3，其波形如图3所示；随后，因图像画面亮度高于待测摄像系统6所设定目标亮度，待测摄像系统6逐渐调低曝光参数，以使图像画面亮度降低至目标亮度水平，因此第二光电探测模块10捕获到的电平信号逐渐下降至稳定水平，记录电平信号降到稳定水平时的瞬时时间为t4，其波形如图3所示。第二光电探测模块10捕获到的电平信号由高电平逐渐下降至稳定水平所耗费时间为t4-t3，即为待测摄像系统6的摄像收敛所耗时间。所述s4中，核心处理模块2接收到电信号，计算待测摄像系统6的摄像收敛时间为t4-t3，并发送至显示模块3进行数值显示。

当光源模块4关闭时，待测摄像系统6以原有曝光参数采集光信号，其图像画面亮度瞬间下降，第二光电探测模块10将获得瞬间下降的电平信号，记录该时刻为t5，其波形如图4所示；随后，因图像画面亮度低于待测摄像系统6所设定目标亮度，待测摄像系统6逐渐调高曝光参数，以使图像画面亮度升高至目标亮度水平，因此第二光电探测模块10捕获到的电平信号逐渐上升至稳定水平，记录电平信号升至稳定水平的时刻为t6，其波形如图4所示。第二光电探测模块10捕获到的电平信号由低电平逐渐上升至稳定水平所耗费时间t6-t5，即为待测摄像系统6摄像曝光所耗时间。所述s4中，核心处理模块2接收到电信号，计算待测摄像系统6的摄像曝光时间t6-t5，并发送至显示模块3进行数值显示。

本技术方案通过摄像模块7接收到光源模块4发出的测试光信号后，通过图像处理模块8将成像信号传送到显示器9；第一光电探测模块5对测试光信号进行光电信号转换，第二光电探测模块10对待测摄像系统6的组件显示器9中的成像信号进行光电信号转换，第一光电探测模块5和第二光电探测模块10分别将转换后的电信号发送到核心处理模块2；核心处理模块2对转换后的信号进行分析处理，根据处理测试结果再次控制光源模块4变换频率后继续进行测试或者将测试结果输送到显示模块3进行待测摄像系统6的时间参数显示；本技术方案利用光电探测模块，可以实现对待测摄像系统6的有效帧率、曝光收敛和影像滞后时间参数的集成、自动式测量，操作简单便捷，满足使用要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。