[發明專利]采用點目標像拼合的圖像傳感器像素間距測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201210084784.1
• 申請日: 2012-03-17
• 公開（公告）號: CN102620668A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 譚久彬;趙煙橋;劉儉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.采用點目標像拼合的圖像傳感器像素間距測量方法，其特征在于所述方法步驟如下：

a.圖像傳感器對靜態點目標第一次成像，得到第一幀初始靜態點目標圖像，并提取點目標像所在像素坐標位置(x₁，y₁)；

b.使點目標沿圖像傳感器行或列方向運動，位移量為h，之后保持點目標為靜止狀態；

c.保持圖像傳感器曝光時間不變，圖像傳感器對靜態點目標第二次成像，得到第二幀初始靜態點目標圖像，并提取點目標像所在像素坐標位置(x₂，y₂)；

d.移除點目標并保持圖像傳感器曝光時間不變，圖像傳感器對背景成像，得到干擾圖像，并將干擾圖像中灰度值的最大值作為閾值；

e.第a步得到的第一幀初始靜態點目標圖像，將灰度值小于第d步所得閾值的像素的灰度值修正為0，得到第一幀修正靜態點目標圖像；第c步得到的第二幀初始靜態點目標圖像，將灰度值小于第d步所得閾值的像素的灰度值修正為0，得到第二幀修正靜態點目標圖像；

f.將第e步得到的第一幀修正靜態點目標圖像和第二幀修正靜態點目標圖像相疊加，并將疊加后新圖像中兩個點目標像所在行或列的所有像素灰度值相加并除以2，得到新灰度值；并將第a步得到的像素坐標位置(x₁，y₁)和第c步得到的像素坐標位置(x₂，y₂)連線所覆蓋的像素的灰度值替換為新灰度值，得到構造點擴展函數圖像；

g.第f步得到的構造點擴展函數圖像，將線狀光斑所在行或列的整行或整列信息提取出來，作為構造線擴展函數圖像，該構造線擴展函數圖像具有n個元素；

h.對第g步得到的構造線擴展函數圖像按間距為1進行離散傅里葉變換并取模，得到初始調制傳遞函數圖像，該初始調制傳遞函數圖像具有同第g步得到的構造線擴展函數圖像相同的元素個數n，即n個離散頻譜分量，按照空間頻率從小到大的順序分別為M₀、M₁、M₂、...、M_n-1，在該順序下，初始調制傳遞函數值第一次達到極小值所對應的調制傳遞函數值為M_i，其下腳標序號為i；

i.根據第b步的位移量h，計算經過橫向放大率為β的光學系統后，兩個點目標像之間的距離為：d＝h·β；

j.根據第i步得到的兩個點目標像之間的距離d和第g步得到的構造線擴展函數所對應的調制傳遞函數模型MTF(f)＝|sinc(πfd)|，得到第g步構造線擴展函數圖像頻譜的截止頻率為：f＝1/d＝1/(h·β)；

k.根據第j步得到的構造線擴展函數圖像頻譜的截止頻率f與第h步得到的調制傳遞函數值為M_i-1和M_i+1所對應的空間頻率值分別相等，即：f＝(i-1)/(nl_min)和f＝(i+1)/(nl_max)，得到圖像傳感器的像素間距取值范圍為：l_min＝(i-1)/(nf)＝(i-1)d/n＝(i-1)hβ/n和l_max＝(i+1)/(nf)＝(i+1)d/n＝(i+1)hβ/n；

l.將l為變量，并以第k步得到的l_min和l_max為取值范圍，在第h步得到的n個調制傳遞函數值中選取K個作為比對數據，這K個調制傳遞函數值分別是M_K1、M_K2、...、M_KK，采用遺傳算法尋找到以下公式的最小值：該最小值所對應的像素間距l即為所求。

2.根據權利要求1所述的采用點目標像拼合的圖像傳感器像素間距測量方法，其特征在于第e步、第f步替換為：

e’.將第a步得到的第一幀初始靜態點目標圖像和第c步得到的第二幀初始靜態點目標圖像相疊加，并將疊加后圖像中灰度值小于第d步所得閾值2倍的像素的灰度值修正為0，得到修正疊加圖像；

f’.將第e’步得到的修正疊加圖像中兩個點目標像所在行或列的所有像素灰度值相加并除以2，得到新灰度值；并將第a步得到的像素坐標位置(x₁，y₁)和第c步得到的像素坐標位置(x₂，y₂)連線所覆蓋的像素的灰度值替換為新灰度值，得到構造點擴展函數圖像。

3.采用點目標像拼合的圖像傳感器像素間距測量裝置，包括點目標(1)、光學系統(2)、圖像傳感器(3)、滑塊(4)以及垂直光軸方向的第一導軌(5)，所述的點目標(1)經過光學系統(2)成像到圖像傳感器(3)表面；其特征在于：該裝置還包括沿光軸方向的第二導軌(6)，承載點目標(1)的滑塊(4)安裝在第一導軌(5)和第二導軌(6)上，滑塊(4)在第一導軌(5)上的運動與滑塊(4)在第二導軌(6)上的運動相配合，使點目標(1)在任意視場位置都準焦成像到圖像傳感器(3)表面。