解决大幅面CCD相机三色分离的方法

针对大幅面彩色电荷耦合器件(CCD)相机三通道色彩彼此分离的问题,深入研究了CCD的内部结构,分析了多线阵彩色CCD三色分离的原因,提出了一种将三通道数据分开缓存的修正方法,并制作了国内第一台高速多线阵CCD大幅面扫描仪。该修正方法根据多线阵彩色CCD内部工艺结构,将三通道数据在硬件上进行分开缓存、重组,实现真实色彩的还原。理论分析与实际应用效果表明:经过处理后的图像R、G、B三色分离现象得到极大改善,在1 200DPI的分辨率下,三通道色彩未见分离。制作的大幅面扫描仪在600DPI的分辨率下,扫描速度可达5.08cm/s,扫描处理一张A0的图纸只需30s的时间,图像拼接处像素误差在±2以内。     

单帘正交组合式焦平面快门的设计与性能测试

针对焦面空间尺寸小,两个CCD成像面由于棱镜拼接而成正交垂直分布的航空相机设计了一种焦面帘幕式快门.该快门采用齿形带作为快门帘幕,齿形带上开合适宽度的长条形孔作为曝光帘缝,通过改变帘缝运动速度调整曝光时间.采用两个快门帘幕正交布置、同步驱动的方法实现了两片面阵CCD同时曝光.通过编码器反馈,控制快门驱动电机转速,使CC...     

基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器

为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示：在有效测量范围（600.05 mm）内,经过修正后的测量误差可控制在±2 μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。     

一种新型测量旋光色散的方法

提出了一种新的测量旋光色散的方法。该方法利用白光LED作为光源,经起偏棱镜、样品管和检偏棱镜后,复色偏振光经平面衍射光栅分光后,由线阵CCD进行采集,CCD的每个像元对应接收复色偏振光经分光后的某一波长的光信号,在检偏器旋转一周内,获得相应的光强数据,使用拟合算法,对每一个像元所采集的光强数据逐一进行处理,最终得出CCD像元所对应波长的旋光度,最后得到旋光色散数据。并利用标准石英管进行了实验研究,证明了这种测量方法的可行性。     

线阵CCD驱动时序及信号采集系统的设计

文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送入FPGA的基本宏功能模块FIFO(先进先出数据缓存器),通过异步缓存实现ARM处理器对采集信号的主控及后续应用。线阵CCD驱动时序及信号采集系统,是基于CCD传感器图像处理系统的重要组成部分,经过上位测试平台验证,能够提供准确的数字图像信号。     

基于FPGA的高速彩色线阵CCD实时图像采集系统

文中设计了一款彩色线阵CCD实时图像采集系统,选用FPGA作为主控芯片。该系统完成了线阵CCD传感器、模数转换芯片的驱动、数据采集与转换。转换后的数据通过FPGA预处理后,由USB2.0传输至上位机实现图像实时成像。结果表明:设计的彩色线阵CCD实时图像采集系统能够满足工业应用要求,每行像素点达2 098个,行频可达9 000 fps。     

一种驱动面阵CCD特殊时钟信号实现方法

在面阵驱动电路设计中,经常遇到具有3种电平状态(零电平、正、负电平),同时电平幅值较高的时钟信号驱动电路设计的问题是以往线阵CCD驱动电路设计中从未遇见过的.本文提供一种满足新任务需求的驱动面阵CCD器件时钟信号的实现方法及电路.     

面阵CCD彩色视频图像实时采集系统的设计

为了实现用面阵CCD实时采集彩色视频图像,设计了一种彩色视频图像实时采集系统。在分析SONY面阵CCD器件ICX424AQ的结构参数和彩色视频图像采集原理的基础上,实现了CCD控制时序的产生和整个采集系统的时序控制逻辑。分析了CCD器件的主要噪声来源,采用相关双采样技术滤除了视频信号中的复位噪声和1/f等低频噪声,提高了系统的信噪比。由于采用的面阵CCD芯片表面覆盖有Bayer彩色滤波阵列(CFA),因此每个像素点只有一个颜色分量。为了获得全彩图像,采用一种改进的双线性插值算法来获得每个像素点上丢失的色度信息,较好地兼顾了插值效果和硬件实现复杂程度。该设计采用CCD逐行扫描工作方式,曝光时间为0.32ms时,所有像素信号可依次读出。整个系统采用FPGA作为核心控制器件,读取的CCD信号经过插值处理,实时地通过发送芯片SiI1162以DVI格式发送到TFT-LCD屏上显示。     

高帧率彩色线阵CCD实时成像系统的设计与分析

文中设计了一种满足工业需求的彩色线阵CCD实时成像系统。该系统实现对线阵CCD的驱动,控制专用的ADC采集芯片对CCD模拟信号进行采集。将采集到的数字信号由FPGA内部预处理后,通过USB2.0传输至上位机实现图像的拼接、显示与保存。最后,对线阵CCD静态图像噪声和动态成像特点进行了分析。研究结果表明:设计的线阵CCD图像采集系统,像素分辨率最大5 340,帧率可达6 250 fps,满足工业应用要求。CCD所选用的TDI模式,对于高速目标有更好的成像质量。     

基于CPLD和USB2.0的线阵CCD数据采集系统及应用

线阵CCD具有检测精度高,传感范围大,信号传输速度快等优点,在特定的应用领域中有面阵CCD不可比拟的优势.文中采用复杂可编程逻辑器件CPLD和USB2.0接口技术,实现了线阵CCD的高速驱动和每秒100帧的数据直接传输,在VC++平台上编写了数据显示和存储软件.系统已应用于一维液晶光学相阵列光束偏转性能测试中.     

计算机彩色图像再现系统中的颜色矫正研究

随着网络、多媒体技术的发展,计算机彩色图像再现系统中交互界面上颜色的高保真再现变得日益重要.本文结合敦煌壁画的计算机存储与管理工作,研究了从彩色扫描仪到计算机CRT显示器的颜色矫正问题,克服人为因素的影响,提出了一种新的CRT显示器色度预测方法和一种多约束因子颜色矫正还原模型.采用CIE1976(L·a·b·)匀色空间的色差函数ΔΕ进行矫正效果评价.结果表明,本文提出的颜色矫正还原模型能对扫描、显示等环节中各种因素所造成的颜色失真实现客观、定量、一次性的总体矫正,可以广泛应用到计算机彩色图像再现系统中.     

异步Binning高帧频CCD相机的拖尾校正

一种基于异步时序驱动和Binning技术的高帧频成像技术在帧转移CCD相机上得到成功应用。为了抑制该CCD相机成像时产生的拖尾效应,基于该相机的高帧频连续成像原理,理论上分析了图像获取过程中拖尾产生的原因,给出了一套完整的消除拖尾的数值解析算法。该算法充分考虑了图像亮度变化对拖尾形成产生的影响,并对此进行了修正,已在异步Binning CCD相机上进行了实验验证。利用相机以40 000帧每秒的帧频获取4幅连续图像进行实验,实验结果表明,该算法可有效去除每幅图像的拖尾噪声,而且消除拖尾噪声后的图像区域的灰度方差得到明显降低,异步Binning CCD相机的成像质量得以提高。上述结果表明算法适用于高帧频相机的连续成像。     

基于PCI高速采集卡的太阳能电池性能测试系统

针对太阳能电池测量精度要求高、稳定性好、重复性好的特点,同时兼顾成本问题,采用电子负载动态测试法及补偿法原理,选用16位PCI高速数据采集卡采集初始电流、电压、光照强度高速参数,选用Atmega16单片机内部的A/D来采集温度低速参数,并将这些参数传送到PC机进行运算修正复现,在VC++6.0开发的应用软件中得到标准条件下的I-V特性曲线及其他性能参数,同时使用Atmega16单片机来进行脉冲光源及高速采集卡外部触发启动的控制。该系统具有很高的精确度、自动化程度、可靠性及良好的重复性。     

基于ARM和Linux的嵌入式异步电机监测系统

为实现对异步电机进行准确、实时、高速的监测,提出了一种基于ARM和Linux的嵌入式异步电机监测系统设计,对系统的软硬件设计进行了阐述.介绍了以高性能ARM微处理器S3C2440A为核心的硬件电路及嵌入式操作系统Linux在S3C2440A上的构建.该系统能够对电机的电压、电流、转速等参数进行实时采集和在线状态监测,提高了监测系统的可靠性和实时性.     

制造企业的图形文件色彩管理系统研究

由制造企业信息系统中图形文件产生色彩误差的原因,确定引入色彩管理系统以控制色彩误差的理论可行性。接着,根据对制造企业信息系统输入输出设备的调查,并结合其数据传输特征,明确色彩管理系统的软硬件平台,拟定其工作步骤。然后,依据进一步调查的结果,提取特征文件的属性。并以层次分析法为基础,整理特征文件属性。最后,通过模拟实验,验证色彩管理系统在制造企业信息系统中的可行性。     

光电跟踪设备数字视频图像信息光纤传输系统设计

为提高光电跟踪设备中数字视频图像信息的传输带宽,增强图像传输抗电磁干扰能力并减轻导电环配线工作量,开发了应用于光电跟踪设备的数字视频图像信息光纤传输系统。利用光纤传输抗干扰性强、带宽高等优势改善了数字视频图像信息的传输质量,增大了数据传输的容量。在发送端将并行的数字视频信息串行化,提供给光纤模块,电信号转换为光信号,通过光纤传输到接收端;在接收端光纤模块将光信号还原为高速的电信号,再经解串行化还原为原有的数据格式。场同步、行同步以及数据信息组合传输,经处理的时钟信号作为全局时钟单独传输。实验结果表明:利用光纤传输高速数字视频信息,图像正确,带宽达到1.25 Gbit,相机时钟频率可达62.5 MHz,数据传输延时为222 ns左右,最大为236 ns,时钟信号的边沿可对齐数据的有效位置。     

高速运动测量机的研制与试验

为了对高速运动测量装置进行校准,研制了一种闭环控制的高速运动测量机,该测量机可根据需要设定运动参数,按照正弦波和三角波速度曲线进行高速运动。高速运动测量机采用了花岗岩工作台和空气静压导轨技术,其高速驱动控制系统采用直线电机和PMAC运动控制卡,并以反射式钢带光栅作为位移检测和反馈控制传感器。采用铷原子钟作为控制数据采集的时间基准,通过精密时间间隔发生器同步控制基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速数据采集系统,实现对位移的高速数据采集。试验表明,采用正弦波和三角波速度曲线进行高速运动时,高速运动测量机在300mm行程的速度已分别达到5.3m/s和7.6m/s,最大位移跟随误差分别为-1.56～1.01mm和-1.41～2.23mm。该测量机可用于高速运动装置的校准测量。     

条纹颜色分离与聚类

为解决彩色物体表面颜色干扰以及条纹之间的颜色串扰导致彩色结构光系统产生的条纹颜色误识别问题,提出了彩色结构光的条纹颜色分离以及聚类方法。首先,提出了一种新的摄像机和投影机的颜色校正方法,以消除外界环境光以及系统的颜色串扰现象,解决系统的耦合性问题。其次,给出了一种物体的反射分离机制,用于提取物体表面的漫反射分量和镜面反射分量,修正彩色物体的背景色对彩色编码条纹的影响。最后,利用颜色聚类算法,对经过彩色物体调制后的条纹进行颜色归类划分,纠正条纹颜色之间的干扰,恢复系统消耗的彩色条纹颜色信息。实验验证了本文提出方法的有效性,结果表明:该方法具有较高的抗干扰能力、较强的鲁棒性,能准确有效地识别受干扰的彩色条纹,识别正确率达到92%左右。     

在均匀颜色空间中实现彩色图像的颜色量化

颜色量化是将原有图像中的多种颜色根据人的视觉效果归类为较少的颜色,从而用这些较少种类的颜色重新生成一幅新的图像,使量化后的图像与原图像的差别即量化误差最小.采用了将RGB非均匀颜色空间变换到L^*a^*b^*为基准的均匀颜色空间的方法,在L^*a^*b^*均匀颜色空间中对彩色图像进行颜色量化,从而解决了量化误差相对人眼不均匀的问题.首先将彩色图像的像素数据保存在单链表中,然后对链表进行扫描,并把本次扫描得到的色差最小的两个节点合并成一个新的节点.经过足够的动态运算后可得到量化处理后的图像调色板.实验结果表明,本方法具有普遍性、唯一性,可以减小量化误差,提高颜色量化的准确性.