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摄像器件分类： CCD器件的应用 尺寸测量 角度、位移、速度测量 振动测量 距离测量与激光三角法 光谱分析 光栅制作 干涉测量 密立根油滴实验 自动报靶 其他应用 1. 尺寸测量 衍射法测量微小尺寸 成像法、投影法 双CCD测量法 光电信号的二值化及其应用 1. 尺寸测量 衍射法测量微小尺寸 1. 尺寸测量 衍射法测量微小尺寸 a 显示 CCD传感器 单片机 A/D 驱动器 激光器 CCD测量杨氏弹性模量原理图 1. 尺寸测量 投影法、成像法 1. 尺寸测量 双CCD测量法 L=LT-L1-L2 1. 尺寸测量 光电信号的二值化及其应用 光源 待测 工件 成像 系统 CCD 光强分 布曲线 二值化以后的分布曲线 二值化 图1 二值化在尺寸智能测量中的应用 显示 从图像传感器(面阵或线阵)得到的视频信号是一个模拟信号，其中每一个像元对应的信号大小都反映了该像元上光强的大小，它可以是连续变化的。但在文字识别、图形识别、物体尺寸、位移、速度的测量等应用中，我们关心的只是对象的轮廓或边沿信息，比如在测量矩形工件尺寸时，我们只需要知道两个端面所在位置就行了，这是为了便于计算机对数据进行存储、处理和辨认，人们常常将信号二值化。 光源 待测 工件 成像 系统 CCD 光强分 布曲线 二值化以后的分布曲线 二值化 图1 二值化在尺寸智能测量中的应用 显示 二值化在尺寸智能测量中的应用 如果能够测出CCD上像的大小L?，则物体的实际尺寸L为： ?--光学系统的放大倍数 ?值可通过对已知尺寸的标准工件测量得出，对于简单的光学系统，也可通过光学成像系统和光路结构中的参数进行计算得出。 影响工件像边沿质量的因素：光学系统、CCD器件都有一定的调制传递函数；光源、工件边沿并非都是理想的；噪声、环境起伏、CCD窗口等因素的影响。 阈值 二值化处理 N是二值化后值为1的像素的个数，d是单个像素所占的尺寸大小 1. 尺寸测量 光电信号的二值化及其应用 二值化的好处 二值化的实现方法 1. 应用软件二值化：即二值化是在系统的最后一个环节——应用软件中完成的，这种方法是利用应用软件确定阈值、判断并二值化，优点是方便灵活，缺点是在要求极高的实际应用中，软件处理会使系统整体性能下降； 2. 硬件二值化：视频信号在A/D转换前，首先通过一个比较器，与另一个可调的作为阈值的电平信号比较，如果大就输出高电平(2.5V)，如果小就输出低电平(0V)，这种方法速度快，但不如软件二值化的方便。 3. 利用单片机进行二值化：这种方法是在视频信号进行A/D转换并存储到存储器后，利用单片机读取存储器中的数据并逐个与阈值比较来实现二值化，这种方法可以充分利用单片机的资源而不影响应用程序进行后续处理的速度，当然必须保证单片机有可以利用的资源。 使计算机可以通过简单的运算就可得到所需要的数据，还使每次测量都保持一个统一的保准从而排除主观因素的影响，最后二值化后的数据量小，在图像识别等数据量大的情况下可以显著减小存储器的大小，并且更易于进一步的数据处理。 1. 尺寸测量 光电信号的二值化及其应用 阈值的选取方法：固定阈值和浮动阈值 1. 尺寸测量 光电信号的二值化及其应用 T应大于电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间?g，即 CCD器件的性能参数 ?g与载流子迁移率、电极长度、衬底杂质的浓度和温度等因素有关。 驱动频率上限 P沟道CCD 三相多晶硅N沟道CCD 2. 驱动频率和积分时间 CCD器件的性能参数 积分时间 2. 驱动频率和积分时间 非均匀性定义: 任何光电转换阵列，如CCD、IRFPA、CMOS图像传感器，由于制作材料的缺陷、掺杂的非均匀性以及生产工艺过程控制的不稳定等，在集成电路工艺上都不可能是每个像元绝对一样,造成了不同像元在同一均匀入射辐射下，其视频输出信号幅度不同，这就是所谓的阵列器件响应的非均匀性（Nonuniformity，NU）。 3. 不均匀度(非均匀性) 造成这种不均匀的原因很多： 光学系统的影响。如镜头的加工精度，镜头的孔径的影响等因素造成的球差、慧差、畸变等。如表现为中间亮四周暗或辐照分布不均匀等。 阵列中各像元的响应特性不一致。这种不一致是由制造过程中的随机性引起的，如制作材料的缺陷、掺杂的非均匀性以及生产工艺过程控制的不稳定等。 阵列外界输入的影响。如探测器的偏置电压、偏置电流的不同，也将造成输出的不均匀性。 阵列所处环境温度的变化。环境温度的变化导致衬底温度的变化，从而使非均匀性进一步随环境温度而迅速变化。 CCD器件的性能参数 CCD的不均匀度用光敏元响应的均方根偏差对平均响应的比值表示。 式中，Von为第n个光敏