分布式闪光测量系统研究

摘要

随着数码相机和安防监控等行业的高速发展，闪光灯检测需求急剧增长。对闪光特性的衡量指标包括闪光波形、闪光峰值、闪光持续时间、闪光指数、闪光相关色温等，在某些特殊场合，对闪光的评估还包括闪光分布均匀度。目前国内在闪光的光度色度均匀度等方面缺乏有效的综合测量手段，研究开发符合国家标准的闪光综合测量装置作为质量监督的检测平台，对于管理和规范我国闪光灯行业的发展具有重要意义。本文的主要工作分为以下几个方面:
　　1.根据国家数码相机闪光灯行业标准及光度色度相关检定规程，结合现有闪光指数和色温测量等方法，设计了多通道分布式闪光综合性能测量系统，能满足闪光波形、闪光指数、闪光色温、闪光均匀度等的测量需求。
　　2.针对闪光脉冲信号捕捉问题，提出并实现了基于可变阈值的目标数据定位法，完成闪光信号的动态捕捉。
　　3.针对多通道分布式闪光信号同步测量问题，提出并实现了多通道串行同步采样的并行转换技术，完成闪光信号的高速采集及均匀性检测。
　　4.开发了基于上述方案的多通道闪光测量装置，包括多通道光度色度传感器、信号预处理模块、DSP主控模块、USB通信模块和上位机计算及人机交互界面。该测量装置满足闪光综合测量需求，并在中国计量科学研究院进行了标定，达到国家一级检测仪器精度，成功应用于国家照相机质量监督检验中心。
　　最后，本文总结了下一步的研究工作与方向。

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致谢

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 闪光灯的发展与应用现状

1．1．1 闪光灯的发展及其在摄影领域的应用

1．1．2 闪光灯在安防监控与智能交通领域中的应用

1．1．3 闪光灯在机器视觉领域中的应用

1．2 闪光测量技术国内外研究现状

1．2．1 闪光的主要性能和技术指标

1．2．2 闪光测量技术的发展历史

1．2．3 闪光测量技术的研究现状

1．3 本文研究意义及主要工作

1．3．1 研究意义

1．3．2 主要工作

第2章 闪光测量基本原理与系统方案设计

2．1 闪光光度测量

2．1．1 标准光度观察者

2．1．2 闪光指数测量

2．2 闪光色度测量

2．2．1 闪光测量的色度学原理

2．2．2 相关色温

2．2．3 闪光色温的测量

2．3 闪光均匀度测量

2．4 分布式闪光综合测量系统方案设计

2．5 本章小结

第3章 分布式闪光测量系统硬件设计

3．1 系统总体硬件结构设计

3．2 光传感器模块设计

3．2．1 光传感器关键性能

3．2．2 光探测器选型

3．2．3 光传感器系统设计

3．3 闪光检测功能电路设计

3．3．1 互阻放大与滤波电路

3．3．2 放大与滤波通道切换电路

3．3．3 AD转换电路

3．4 DSP硬件电路设计

3．4．1 TMS320F2812

3．4．2 DSP最小系统

3．4．3 闪光信号采集系统硬件设计

3．5 USB2．0数据传输模块

3．5．1 CY7C68013

3．5．2 USB2.0通信模块电路及其与DSP的硬件连接

3．6 系统电源与PCB设计

3．6．1 分布式闪光测量系统电源设计

3．6．2 系统PCB设计

3．7 本章小结

第4章 分布式闪光测量系统软件设计

4．1 分布式闪光测量系统软件整体框架设计

4．1．1 系统软件功能需求分析

4．1．2 通信协议设计

4．2 下位机软件设计

4．2．1 CCS开发环境

4．2．2 下位机软件设计思路

4．2．3 DSP控制程序实现

4．3 上位机软件设计

4．3．1 上位机软件功能分析与程序流程

4．3．2 多通道串行同步采样的并行转换

4．4 USB固件程序及其与上、下位机程序的协调运行

4．4．1 USB2．0数据传输协议

4．4．2 USB固件程序设计

4．4．3 DSP控制程序、USB固件程序与上位机程序的协调运行

4．5 本章小结

第5章 分布式闪光测量系统的标定与现场测试

5．1 闪光测量系统标定原理与方法

5．1．1 系统标定原理

5．1．2 光照度计检定平台

5．1．3 系统标定流程

5．1．4 闪光测量系统标定结果

5．2 系统性能测试

5．2．1 相对示值误差分析

5．2．2 系统测量稳定性误差

5．3 系统的现场测试与结果分析

5．3．1 分布式闪光测试平台

5．3．2 分布式闪光测量系统现场测试流程

5．3．3 分布式闪光测试结果

第6章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

参考文献

附录1 多路闪光信号采集电路实物图

附录2 DSP控制电路实物图

附录3 USB2．0数据传输模块电路实物图

附录4 系统实物图

附录5 被测闪光灯之一实物图

附录6 分布式闪光综合测量系统测试现场图

作者简历以及硕士期间科研成果