CCD测量误差的研究

为了提高CCD的测量精度,对CCD的测量误差进行了深入分析。以单CCD和双CCD错排,对直径为5.000mm、8.000mm、12.000mm的三个标准杆件直径的测量数据为基础,对CCD测量误差的大小及其影响因素展开研究,重点对测量误差、像素间距间的关系进行了深入分析。对N个像素间距为H的CCD错排进行测量,其最大误差减小为H/N,当被测对象大小刚好是像素间距的整数倍时,测量值以很高的机率靠近真实值,检测零件尺寸时,在极值处分别设置一列CCD像素,调整零件极值刚好位于CCD两相邻像素的中间,能准确地判别零件的合格性。     

线阵CCD测径装置的设计

介绍线阵CCD测径装置的基本原理、硬件构成和软件设计。该装置结构简单、测量精度高，可对线材直径进行非接触、自动在线检测，其硬件部分采用新型8751单片机作为主机，软件使用汇编语言。线径测量范围为φ2—50mm，测量精度优于0．01mm。     

基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法研究

针对传统光学成像测量方法对高速运动目标成像帧频低、像质模糊,难以满足对目标形变高精度测量的缺点,提出一种基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法。该方法利用线阵CCD高分辨率、高帧频等优势,通过提取线阵CCD输出目标强度——像素曲线斜率变化率最大点来获取目标所占像素数N的像素数提取方法,同时采用DMD模拟高速运动目标形变过程,配合基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法进行形变测量实验验证。实验结果显示采用该方法对V=450 km/h的高速运动目标进行形变量测量时,可以满足目标形变测量偏差小于0.3 mm,标准差小于0.5 mm,相对误差最低0.01%。实现了高速运动目标形变量的准确测量,为高速磨损测试、高温形变测试、高压形态测试等奠定了基础。     

双线阵CCD光学拼接与误差分析研究

基于线阵CCD的图像测量技术是当前工程应用中的一个重要领域,针对当前高精度大动态范围测量和标准线阵CCD测量范围及线阵CCD几何结构之间的矛盾,提出了一种高精度大范围的线阵CCD测量拼接方案。利用半反半透镜平面反射原理设计了双线阵CCD高精度拼接的光学拼接系统的光机结构原理,给出了重叠像元的标定原理,对其标定和拼接误差进行了分析。通过拼接系统的实验室长期实验结果表明:方案拼接简单,实用可靠,系统的整体拼接误差约为0.019mm,且拼接不存在漏缝现象,拼接精度满足高精度测量的要求。拼接方案对高精度、大动态范围CCD测量实际应用有一定的参考意义。     

基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法

基于空间滤波测速原理,提出了利用线阵CCD空间滤波效应进行航空相机像移速度测量的新方法。对线阵CCD输出图像进行隔行采样,模拟了多狭缝的空间滤波特性,实现了对航空相机像移速度的光学非接触测量。通过研究空间滤波器的功率谱密度函数,对影响线阵CCD空间滤波特性的关键因素进行了特性分析,并在实验上验证了利用线阵CCD推扫图像模拟多狭缝空间滤波器测量像移速度的可行性。结果表明,对于5～53.2 mm/s范围内的像移速度,测量误差导致的像移量误差不大于1/3 pixel,能够满足航空相机像移补偿精度的要求。     

一种双CCD交汇测定载船艏艉线与飞机首尾线相对方位关系的实用方法

提出了一种使用面阵CCD自动测量载船艏艉线与放置于载船之上的飞机首尾线之间方位角的方法。该方法利用面阵CCD高分辨率的特点,采用双CCD交汇测量的方法,建立了一种测量该方位角的装置,并对该方位角进行了测量。仿真表明,该方位角的测量精度可以达到角分级水平。对测量系统做了误差分析。     

线阵CCD立靶系统全视场测量误差分析

基于线阵CCD交汇立靶测量系统空间坐标新误差分析模型,用matlab分析了在图像判读精度为±0.5像素的情况下测量系统整个靶面误差情况。在理论分析基础上,用两相机间距为1664mm的线阵CCD正交交汇立靶测量系统对垂直靶面入射的小钢珠进行了空间坐标测量实验。实验结果表明,在线阵CCD有效靶面内,水平方向误差约为0.5mm,垂直方向误差约为0.8mm;与理论分析结果水平方向误差不超过0.5mm,垂直方向误差不超过1.1mm一致。     

基于线阵CCD的二维基准大视场传递方法研究

为实现快速定位定向的要求,利用线阵CCD测量方法,设计了二维基准传递系统,实现北斗定向信息实时传递功能。该系统由北斗定向天线、光源模块和光学测量模块等组成,采用N型目标光源和线阵CCD拼接技术,实现二维基准信息的快速精确传递。利用构建的二维基准传递系统设计精度验证实验,实验结果表明,在测量距离8 m条件下,该系统测角范围为1.5,测量精度在5以内。该方法为实现二维定向基准的大视场传递提供了一种有效的技术解决措施。     

联合变换相关器像移测量试验系统设计

为了测量卫星姿态不稳定或振动等原因引起的空间相机亚像元像移,设计了基于联合变换相关器的像移测量试验系统。阐述了该方法的数学原理,面阵CCD的安装位置以及输入图像序列的获取方法。根据相关参数确定了试验系统的傅里叶透镜结构和参数,最终设计了试验系统。应用线性插值和像元合并方法获得具有亚像元像移的图像果表明,像移测量的精度不随景物的内容而变化,测量得到的像移误差均方根值<0.2pixel。     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

单摄像机虚拟立体视觉测量技术研究

以双目立体视觉传感器三维测量模型为基础,提出了一种用于测量空间三维点坐标的低成本单摄像机模型。该模型利用光学成像,把单摄像机镜像为一对虚拟摄像机,在一个CCD像面上采集到同一物体存在视差的两幅图像,从而恢复空间点的三维信息。讨论了单摄像机传感器测量空间三维点坐标的基本原理,建立了单摄像机传感器的测量模型,克服了双摄像机系统中成本高、切换采集左右摄像机的图像使检测速度减慢等诸多缺陷,为空间三维点的精密测量提供了经济、快速、有效的测量途径。实验表明．传感器可实现约0．8％的相对测量精度．证明了本方案合理、有效。     

大视场面阵CCD显微测量仪

充分利用 CCD技术和计算机的图像处理能力 ,在满足大多工业精度要求的前提下 ,研制成了一种低成本、大视场的 CCD显微测量仪 ,用于光学元件的检测。当线视场为 10 mm时 ,该系统的横向分辨率可达 12 .9μm,精度可达1μm,纵向分辨率可达λ/8,足以满足一般工业检测的需要     

A high-speed image sensing technique with adjustable frame rate based on an ordinary CCD

In the sinusoidal phase modulating interferometer technique, the high-speed CCD is necessary to detect the interference signals. The reason of ordinary CCD's low frame rate was analyzed, and a novel high-speed image sensing technique with adjustable frame rate based on an ordinary CCD was proposed. And the principle of the image sensor was analyzed. When the maximum frequency and channel bandwidth were constant, a custom high-speed sensor was designed by using the ordinary CCD under the control of the special driving circuit. The frame rate of the ordinary CCD has been enhanced by controlling the number of pixels of every frame; therefore, the ordinary of CCD can be used as the high frame rate image sensor with small amount of pixels. The multi-output high-speed image sensor has the deficiencies of low accuracy, and high cost, while the high-speed image senor with small number of pixels by using this technique can overcome theses faults. The light intensity varying with time was measured by using the image sensor. The frame rate was up to 1600 frame per second (f/s), and the size of every frame and the frame rate were adjustable. The correlation coefficient between the measurement result and the standard values were higher than 0.98026, and the relative error was lower than 0.53%. The experimental results show that this sensor is fit to the measurements of sinusoidal phase modulating interferometer technique.     

离焦对光学相关法测量空间相机像移精度的影响

为了研究使用联合变换相关器(JTC)测量空间相机的亚像元像移时CCD离焦对像移测量精度的影响,基于菲涅耳衍射理论,推导了离焦引起的二次相位因子。分别通过计算机仿真和实验,研究了对JTC使用功率谱相减并以0值为门限二值化的处理方法时,离焦对像移测量精度的影响程度。结果表明,当离焦量小于透镜焦距的5%时,由此引起的像移测量误差不大于10%,具有较好的稳健性;继续增加离焦量,则像移测量误差会呈非线性显著增加。研究结果为解决空间相机像移的在轨准确测量问题提供了有益的探索和参考。     

齿形链板的图像测量

针对齿形链链板的几何参数及圆度提出了一种基于CCD图像的测量方法。在一个系统中实现了尺寸和形状的非接触测量。首先对CCD采集的齿形链链板进行降噪处理,然后用二值化方法分割图像,最后提取图像边缘。在测量尺寸时,使用自编程序计算测量链板的孔径、两直边的夹角、节距,并用最小二乘圆法对圆度误差进行了评定。节距、两直边夹角和圆度误差分别为0.007mm,0.473°和8.4μm,分析了测量误差的原因。实验表明,用该方法对齿形链链板的几何尺寸测量和圆度误差评定是可行的。     

提高基于CCD测量精度的新方法

为了提高基于CCD测量系统的测量精度,对传统的基于CCD的测量方法和测量精度进行了研究。当CCD成像平面与被测物体成一夹角α时,导出空间距离与图像像素之间的非线性关系。提出了通过标定和校准来提高基于CCD测量精度的新方法。实际结果表明,该方法可满足对大尺寸物体的高精度测量。     

用正交线阵CCD实现高精度小圆孔自动测量

提出了一种使用线阵CCD自动测量小圆孔参数的方法。该方法充分利用了线阵CCD分辨率高的特点 ,适当的光学设计使两个线阵CCD正交 ,通过测量小圆孔的夫琅和费衍射条纹 ,实现了小圆孔半径的一维参数高精度自动测量和圆度误差的二维参数定性自动测量。该方法具有一定的实用价值及应用前景。