[發(fā)明專利]用于TDI CCD相機(jī)對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象的成像方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210129201.2
• 申請(qǐng)日: 2012-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN103376093A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭鐵根;楊水山;何永輝;宗德祥;石桂芬;梁爽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): G01C11/02
• 分類號(hào): G01C11/02;H04N5/235
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責(zé)任公司 31117
• 代理人: 鄭明輝;陳自強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及工業(yè)視覺檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種用于TDI?CCD相機(jī)對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象的成像方法和裝置。

背景技術(shù)

TDI相機(jī)是近年來發(fā)展起來的一種新技術(shù)，TDI（Time?Delayed?Integration，時(shí)間延遲積分）CCD是近幾年發(fā)展起來的一種新型光電傳感器。TDI-CCD是基于對(duì)同一目標(biāo)多次曝光，通過延遲積分的方法，大大增加了光能的收集，與一般線陣CCD相比，它具有響應(yīng)度高、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。TDI相機(jī)CCD芯片利用時(shí)間延遲積分技術(shù)對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行多次曝光，從而使獲得的圖像信號(hào)具有很高的靈敏度和信噪比。正是這一優(yōu)勢(shì)，使得TDI相機(jī)廣泛應(yīng)用于航天遙感遙測(cè)等領(lǐng)域。

TDI相機(jī)為了滿足快速成像的技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)時(shí)最大限度地實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)時(shí)間的曝光，并最大限度地利用兩次曝光觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)間間隔，因此其曝光時(shí)間設(shè)計(jì)為不可調(diào)。對(duì)于勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象及在光源照度不變的情況，TDI相機(jī)可以很好地滿足應(yīng)用要求。在工業(yè)視覺檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)榇蠖鄶?shù)被測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度并不是恒定的，當(dāng)光源照度保持不變時(shí)，因與被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)聯(lián)的曝光時(shí)間的不確定，當(dāng)速度變化較大時(shí)得到的圖像將會(huì)出現(xiàn)較大的明暗區(qū)別，從而影響檢測(cè)系統(tǒng)的性能。被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)，因累積曝光時(shí)間短，圖像平均灰度值低；被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度低時(shí)，累積曝光時(shí)間長(zhǎng)，圖像平均灰度值高。因此，TDI?CCD相機(jī)一般只用于被測(cè)對(duì)象速度變化不大或勻速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。

為了在工業(yè)視覺檢測(cè)系統(tǒng)中有效應(yīng)用TDI相機(jī)的這一快速成像技術(shù)優(yōu)勢(shì)，需要適當(dāng)?shù)馗淖儥z測(cè)環(huán)境，以期得到灰度較一致的被測(cè)對(duì)象圖像。在相機(jī)光圈、成像距離等參數(shù)一定的情況下，圖像灰度與曝光時(shí)間及光源照度密切相關(guān)。被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度快時(shí)，TDI相機(jī)的曝光時(shí)間短；被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度慢時(shí)，TDI相機(jī)的曝光時(shí)間長(zhǎng)。為了得到灰度較一致的圖像，則需要在被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度快時(shí)，適當(dāng)提高常亮光源照度，被測(cè)對(duì)象速度慢時(shí)，適當(dāng)降低常亮光源照度。另外，為了保證TDI?CCD相機(jī)清晰成像，需保持行掃速率與被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)速率的嚴(yán)格同步。

中國(guó)專利CN101660966?公開了一種TDI?CCD相機(jī)動(dòng)態(tài)成像的模擬裝置，該裝置應(yīng)用于航天領(lǐng)域；中國(guó)專利CN101309370?公開一種TDI?CCD器件的光電轉(zhuǎn)換模擬裝置及方法”，該專利描述了TDI?CCD器件的光電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)設(shè)備及方法。這些專利均未涉及視覺檢測(cè)系統(tǒng)中被測(cè)對(duì)象非勻速運(yùn)動(dòng)情況下的成像技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于TDI?CCD相機(jī)對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象的成像方法和裝置，該方法和裝置能實(shí)現(xiàn)非勻速運(yùn)動(dòng)情況下，被測(cè)對(duì)象清晰成像并獲得灰度均勻的圖像。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種用于TDI?CCD相機(jī)對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象的成像方法，將與被測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象連接的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的速度信號(hào)分兩路輸送至光源照度控制器和相機(jī)觸發(fā)頻率控制器，光源照度控制器控制光源照度，相機(jī)觸發(fā)頻率控制器控制TDI?CCD相機(jī)曝光，TDI?CCD相機(jī)行掃速率與被測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速率同步，完成被測(cè)對(duì)象的成像。

所述相機(jī)觸發(fā)頻率控制器輸出信號(hào)為???????????????????????????????????????????????，其中：旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖頻率，為相機(jī)觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換系數(shù)；

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所述光源照度控制器將脈沖頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)控制恒流源，進(jìn)而輸出電流給LED光源，從而調(diào)節(jié)光源照度。

一種用于TDI?CCD相機(jī)對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)象的成像裝置，包括滾筒、旋轉(zhuǎn)編碼器、光源、TDI相機(jī)、光源照度控制器、相機(jī)觸發(fā)頻率控制器，滾筒經(jīng)軸安裝在軸承座上，調(diào)速電機(jī)經(jīng)減速器和聯(lián)軸器與軸連接驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬檢測(cè)對(duì)象固定在滾筒上，調(diào)速電機(jī)由調(diào)速控制器控制，在軸的一端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器；光源安裝在光源調(diào)整機(jī)構(gòu)上，TDI相機(jī)安裝在相機(jī)調(diào)整機(jī)構(gòu)上，相機(jī)調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在相機(jī)固定支架上，光源照度控制器和相機(jī)觸發(fā)頻率控制器安裝在安裝支架上，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出線分別連接光源照度控制器和相機(jī)觸發(fā)頻率控制器，光源照度控制器接光源，光源照度控制器包括頻率-電壓轉(zhuǎn)換器和恒流源，相機(jī)觸發(fā)頻率控制器輸出線接TDI相機(jī)。

所述光源為L(zhǎng)ED光源，該LED光源具有納秒級(jí)響應(yīng)速度。

本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：

1、在應(yīng)用TDI?CCD相機(jī)的視覺檢測(cè)項(xiàng)目中，克服了因被測(cè)對(duì)象速度變化而引起的圖像平均灰度的變化。