CCD与慢速A/D变换联接的实用接口

目前CCD器件广泛地应用于各种测量领域。由于其输出的视频信号频率在1MH_2以上,所以在实用中常常遇到A/D变换速度与CCD信号速度不匹配的问题。本文提出一种实用接口电路,实践证明效果很好。     

双目立体视觉测量模型与同名点匹配研究

根据几何成像原理建立起双CCD立体视觉系统的数学模型,但是立体视觉测量中同名点的准确匹配始终是一个难题.利用基于区域匹配的方法,在使两CCD关于XZ平面绝对对称,即同名点在OXYZ坐标系下x值相同的前提下,提出了一种将二维面上平移范本转变为在一维线段上平移范本进行同名点识别的方法,解决了区域匹配方法计算量大的问题,提高了同名点匹配的速度和精度.     

用数字图像相关法测量线阵CCD的象元位置

本文研究了应用数字图像相关法测量线阵CCD器件各象元相对位置的方法。通过实际的CCD象元图像,对各种相关度量法的匹配精度和抗干扰能力进行了分析对比,选出了适当的相关度量法。为了解决匹配速度问题.本文介绍了SSDA法在本系统中的应用,对其门限选择问题进行了研究并提出了确定门限的方法。文中还提出了一种两级模板寻优的快速匹配方法。在硬件方面,设计了TMS320C25加速处理板与主机构成主从式高速处理系统。     

椭圆轨道TDI CCD相机像移匹配计算与成像验证

针对椭圆轨道卫星地心距和前进速度时刻变化对航天时间延迟积分(TDI)CCD相机成像的影响,提出了一种矢量映射分析方法来计算椭圆轨道时变的像移速度矢量。通过建立不同的坐标系,将椭圆轨道卫星在轨运行速度和地物随地球自转的线速度映射至TDI CCD相机像面坐标系。以某临界回归椭圆轨道为例,计算了影响航天TDI CCD相机成像的像移速度矢量和数据读出频率。最后,利用小卫星姿态控制系统半物理仿真平台和TDI CCD原理样机对提出的像移速度矢量映射分析方法进行了实验验证。结果表明:临界回归椭圆轨道一个周期内,参数按照等比缩放原则配置时,对应的偏流角、像移速度矢量和靶标移动速度分别为-3.76~3.22(°)、0.1673~0.72mm/s和19.12~82.24pixel/s,获取的图像能够满足1~2peixl的目标分辨率。实验结果说明,用提出的方法计算像移速度矢量结果准确,可为椭圆轨道航天TDI CCD相机成像匹配提供可靠依据。     

基于机器视觉检测印刷码的改进模板匹配算法研究

针对提高印刷行业中瓶盖印刷码字符识别的检测速度这一问题,研究了对图像积分算法和模板匹配相关系数计算公式改进的方法,提出了一种基于Matlab图像积分的改进模板匹配算法。设计了通过CCD工业相机采集图像信号以进行图像积分处理以及4次查值,可快速确定目标区域内的像素和来求取相关系数值的实验思路。通过采用Matlab软件编程测试,验证了该方法用于检测瓶盖印刷码的可行性,大大缩短了原模板匹配算法的内存读取开销。实验结果表明:与传统的匹配算法相比,该算法在检测速度方面改进的匹配算法能够提速20%多。     

星载TDI CCD动态成像全物理仿真系统设计

基于高精度卫星姿态控制仿真三轴气浮台,研制了高精度卫星姿态控制仿真子系统,用于为地面TDI CCD动态成像仿真系统提供真实的仿真环境。根据TDI CCD实际成像原理,采用软件模拟替代实际线阵相机的TDI电荷转移迭加过程,研制了基于面阵CCD的星载TDI CCD动态成像仿真系统。利用该系统,实现了最高指向控制精度为0.1°,姿态稳定度为0.01(°)/s的卫星姿态控制仿真实验,模拟了积分时间为0.1 s的TDI CCD相机4~16级动态成像过程。研究了卫星姿态对TDI CCD相机拍照的影响,分析了实际航天高性能TDI CCD相机成像建模理论。像移速度匹配误差为0,姿态稳定度大于0.01(°)/s的实验显示了物理仿真与数学仿真结果与理论分析基本一致,不仅验证了该平台物理仿真方案的正确性,也初步验证了航天CCD成像建模理论的正确性。     

空间相机地心距误差修正

为了修正时间延迟积分(TDI) CCD空间相机像移补偿计算中的地心距误差,减小其对像移速度相对误差的影响,推导出了星下点成像的像移速度计算模型.通过该模型分析了地心距误差对像移速度相对误差的影响.根据地心距误差的来源,分两步修正了地心距误差:采用WGS-84(World Geodetic System)模型修正地球的偏心率引起的地心距误差;采用地球海拔高度数据源(USGS DEM)制作电子高程图,修正了地球表面海拔高度不同引起的地心距误差.推导出了地心距误差修正后的空间相机星下点成像的像移速度模型.修正后模型计算以及分析结果表明:WGS-84模型和电子高程图对地心距误差的修正消除像移速度相对误差最大分别为2.85％和1.76％.地心距误差的修正极大地减小了前向(沿TDI CCD积分方向的)匹配误差,提高了TDI CCD空间相机成像质量.     

基于单线阵CCD的物体宽度检测装置

设计了利用单片线阵CCD实现了物体宽度检测装置。该系统由主控芯片、线阵CCD、电压匹配电路、信号采集、数据处理和显像构成,用FPGA驱动CCD并将输出信号进行数据处理实现了物体宽度的检测。实验结果表明:该装置能够实现对单线阵CCD的驱动,能够实现物体宽度的基本检测。     

血液流场测量系统研究

将激光片光源照相技术应用于真实血管的血流场研究中,通过分析设计了测量系统.该片光源由激光器和柱面镜及凸透镜产生,厚度为0.04～0.06mm.利用数字CCD摄像机记录被片光源照亮的单曝光的粒子图像并且编写了相应的处理软件对图像进行后续处理.该软件结合了特征跟踪和模板匹配的优点,先对连续两幅图像作特征跟踪找到前一帧各区域的大致速度大小,然后对这两幅图作模板匹配,其中后一帧中的模板匹配的中心根据前面得到的该区域的速度大小移动相应的距离.这样就可以在一个相对小的区域作相关,节约了运算时间.同时对相关系数做拟合得到了亚像素精度级.该软件可快速精确地实现速度矢量场的获得.     

CCD生物芯片扫描仪像素大小研究

简介了矩阵式生物芯片探针样点的形成与检测机理.深入讨论了影响CCD生物芯片扫描仪像素大小的各种因素,像素尺寸与探针样点直径的匹配关系,并在此基础上给出了CCD生物芯片扫描仪像素的推荐标准.     

TDI CCD电荷转移对遥感相机成像质量的影响

由于多相位TDI CCD行间电荷转移引起的像移无法通过光、机、电等方法消除,本文研究了电荷转移对遥感相机成像质量的影响.首先,介绍了推扫式遥感相机的工作原理与前向像移补偿方法.接着根据TDI CCD行间电荷的转移方式,利用脉冲传递函数建立了电荷转移速度模型,并对TDI CCD电荷转移速度与景物像点移动速度进行了比较分析...     

利用普通CCD实现百万帧/秒超高速成像的时序驱动技术

提出了基于普通CCD的掩模式成像技术来大幅提高CCD的图像获取速度,实现百万帧/秒的CCD时序驱动方法。介绍了加掩模后CCD的工作过程,利用掩模把普通CCD的光敏区划分为带有存储区的像素阵列,实现了普通CCD的片上存储功能。分析了利用普通CCD实现百万帧/秒超高帧频的时序驱动方法,掩模形状决定了帧速,帧数和图像的分辨率。对系统的时序结构、电荷转移方式和驱动电路进行了说明,通过特殊驱动电路和图像处理软件设计实现了百万帧/秒的超高帧频。最后,对驱动时序进行了仿真和实验验证。采用条状孔阵列掩模,基于普通CCD图像传感器进行了百万帧/秒工作速度的验证,获得了14幅79pixel×79pixel的图像,其帧频达到200×104 frame/s。文章所述技术具有一定的通用性。     

组合CCD图像和稀疏激光测距数据的建筑物三维信息提取

对组合高分辨率航空CCD图像和机载稀疏激光扫描测距数据自动提取城市建筑物的三维信息进行了研究。航空CCD图像能清晰地给出建筑物的几何形状和分布,因此采用了自适应的Canny边缘检测算法来提取CCD图像上的全部边缘信息,然后根据双向投影直方图和线段匹配方法来自动而准确地提取建筑物的平面轮廓信息,最后根据CCD提取的轮廓信息从机载激光扫描测距数据中提取建筑物的高度信息,从而实现了每栋建筑物的三维信息提取。通过实际数据的处理和提取,说明了组合CCD图像和机载激光扫描测距数据可以自动重建建筑物的三维信息。     

基于机器视觉的工程机械行驶速度的研究

工程机械行驶速度是预测机器的牵引力、滑转损失、牵引效率和滑转率等牵引性能参数时所需要的基本变量，传统的接触式测量方法由于行驶路面条件等因素的影响，所测量的速度值并非是工程机械的实际行驶速度，利用工程机械行驶路面的纹理随机性，提出了基于机器视觉技术的工程机械行驶速度测量方法，该方法通过安装在车体上的CCD摄像机，在连续成像的条件下，通过匹配跟踪得到路面同一纹理特征在相邻两帧图像中的位置，利用摄像机内外参数和成像帧频实时计算得到工程机械的瞬时行驶速度，通过采集路面纹理图像进行模拟实验验证了该方法的可行性。     

智能视觉技术在铝挤压机上的应用研究

在铝挤压机自动循环挤压的过程中,采用基于CCD图像特征匹配的方法,在挤压杆的正上方2 m处安装CCD摄像机对挤压饼形态进行实时监控,当操作人员按下升料按钮时,CCD摄像机可实时采集铝棒、挤压饼、挤压杆三者的图像信息并进行智能识别,以确定挤压饼放置是否正确,主机可自动完成整套挤压动作及时调整,从而有效预防因挤压饼放置不当造成的不良后果。     

基于单帘快门的数字相机调光系统

采用单帘式快门配合CCD增益控制曝光量的调光方法,设计了面阵CCD相机的调光系统,以使面阵CCD相机在宽照度视场范围和较短的拍照周期内获得正确的曝光量.分析了航空成像传输过程中的影响因素,结合单帘式快门的曝光原理推导出曝光量的数学表达式.通过确定CCD的最佳曝光量,建立了快门狭缝速度、CCD增益和目标照度之间的对应关系.然后,由光电池采集地面目标的照度信号,根据采集的信号控制狭缝速度和CCD增益.最后,测试了快门辊轴的稳速精度.结果表明,对系统分别输入6 300、4 170和1 200 r/min的阶跃输入信号时,快门的稳速精度达到0.033.根据得到的稳速精度并考虑快门的曝光量误差,得到快门的曝光精度为0.091.在实验室进行了地面照相试验,测试系统获得的曝光量为1 833 DN,计算得到的系统曝光精度为0.066.结果显示利用单帘式快门和CCD增益相结合的方法能够使CCD获得正确的曝光量,捕获的图像满足使用要求.     

复杂颗粒流速度场分布的空间滤波测量

空间滤波测速法具有结构简单、稳定性好和适用性强等优点,但传统线阵CCD空间滤波测速法要求CCD阵列方向与待测物体的运动方向一致,因此不适合测量复杂的流场。针对这一问题,本文提出了基于面阵CCD相机的空间滤波测速方法。对采集到测量区域的一系列面阵CCD输出图像进行处理,在图像水平方向和垂直方向分别进行隔行采样,模拟多狭缝空间滤波特性,实现了对障碍流颗粒速度的光学非接触式测量。针对复杂流场功率谱密度的特点,利用能量重心校正频谱提高了系统测量精度。通过调节传送带速度对本系统进行标定,实现了不同速度下的流速测量,平均误差小于4%。利用本系统还测量了由玻璃砂模拟的泥石流速度场分布,最后讨论了空间周期和测量时间对测量结果的影响。结果表明,采样时间大于0.5s时,测量结果趋于稳定,空间分辨率最小可达1.28mm。     

陆-陆光电成像系统识别能力分析

地面目标经陆基光电系统成像在CCD靶面上要经过许多环节,其中目标特性、大气条件和CCD性能及光学系统等都会对成像质量产生影响。本文分析了陆－陆光电成像系统的各个性能参数的匹配计算及其各环节具体参数的确定,并对光学系统的探测能力进行了详细的分析和预估,并通过具体的试验结果来证明这些分析的必要性与正确性。     

一种基于二次模板匹配的晶圆对准方法

介绍了在二极管探针台测试晶圆过程中一种晶圆自动对准方法。在承片台上放置晶圆后,首先利用一次模板匹配实现对晶圆偏转角度的调整;然后,晶圆上的特征点移至CCD视场范围内,对初始特征点进行二次模板匹配,再将晶圆上的测试起点移至测试探针下方完成对准工作。     

实时指纹识别系统的特征点匹配算法

近年来,文献中报道了许多指纹匹配算法.这里提出了一种新的指纹特征点匹配算法,这种算法识别速度更快,精度较高,适用于实时指纹识别系统.利用指纹的中心点来确定匹配参考点,并采用圆形匹配限制框进行匹配,提高了匹配速度和精度.对一组由扫描仪获取的指纹图像做实验,结果表明,该算法比以往算法速度更快,精度更高.