[發明專利]采用勻速動點目標的圖像傳感器像素間距測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201210085017.2
• 申請日: 2012-03-17
• 公開（公告）號: CN102620669A
• 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;G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

采用勻速動點目標的圖像傳感器像素間距測量方法與裝置屬于以采用光學方法為特征的計量設備領域中用于計量長度、寬度或厚度的領域，尤其涉及一種利用勻速直線運動點光源為目標，在頻域利用勻速動像調制傳遞函數測量圖像傳感器像素間距的測量方法與裝置。

背景技術

圖像傳感器像素間距是精密測量領域非常重要的一項技術指標。例如，將一個尺寸大小已知的目標通過光學系統成像，根據目標像所占圖像傳感器像素數，以及像素間距，即可知道目標像的大小，最后通過目標像的尺寸與目標尺寸做商，就可以標定該光學系統的橫向放大率；另外，對一幅圖像進行頻譜分析，只有知道像素間距，才可能準確獲得該圖像的頻譜。

然而，很多圖像傳感器的產品說明書，只給出了圖像傳感器的像元尺寸，而沒有給出像素間距，如陜西維視圖像的MV-1300UM型工業數字相機，產品說明書只給了像元的尺寸是5.2μm×5.2μm；又如武漢高德的IR113型非制冷焦平面機芯，它的像元尺寸是25μm×25μm，雖然同時給出填充因子＞80％，但是仍然無法根據一個不確定的填充因子數值來得到像素間距。如果我們利用上述圖像傳感器去標定光學系統的橫向放大率或獲得某圖像的頻譜，像素間距必定成為技術瓶頸。所以，測量圖像傳感器的像素間距顯得十分重要。

一、圖像傳感器像素間距測量方法背景技術

對于圖像傳感器像素間距的測量方法，首先想到的就是在理論上，可以利用一個投影到圖像傳感器表面且長度可知的線狀圖像，除以該線狀圖像所覆蓋的像素個數，得到像素間距。在理想狀態下，這種方法具有以下兩個特點：

1)將線光源完全覆蓋到的像素，其灰度值作為基準灰度值。

2)對于線光源不能完全覆蓋到的邊緣像素，根據其灰度值與基準灰度值的比值，來判斷所能覆蓋部分的比例大小。

然而這種方法卻有著不可避免的干擾因素，嚴重影響測量結果的準確性。

1)如果完全覆蓋到的像素飽和，則灰度值將保持255不變，不能完全覆蓋到的邊緣像素與完全覆蓋的像素之間的灰度值將不再具有比例關系，線光源所覆蓋邊緣像素的比例判斷就會出現錯誤。

2)對線光源成像的過程中，一定會有背景光、隨機噪聲以及圖像傳感器暗電流的影響，受這些干擾因素的影響，會使得線光源完全覆蓋到的像素，灰度值也都不相同，這樣就會對基準灰度值的判斷帶來困難。

雖然這些缺點在理論上可以增大線光源的長度，通過用更多的像素來均攤誤差得到彌補，但是增大線光源的長度也會帶來新的問題：

1)對于畸變大的光學鏡頭，增大線光源的長度，可能會使線光源像在長度上發生嚴重形變，這種情況下，不僅不能均攤誤差，而且反而會使像素個數的判斷誤差更大。

2)光學系統調試過程中，會使圖像傳感器對不同視場下相同強度的目標具有不同的響應。這樣又增加了基準灰度值的判斷。

正是由于這種方法具有上述一系列的問題，因此在實際操作過程中，這種方法很少被采用，取而代之的是另一系列的方法。