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拱坝变形自动监测悬丝式高精度光电倾角传感器研究
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作者 刘弹 姚孟迪 +6 位作者 李向前 师义成 屈凯 李川 卫栋梁 杨青 李燚 《应用光学》 北大核心 2025年第4期895-902,共8页
针对大型拱坝链式三维变形测量系统的需求,确定了倾角传感器的技术指标,研究了基于悬丝的高精度光电倾角传感器方案。利用非相干准直光束形成测量光场,将悬丝的阴影光斑经过光学系统放大,形成清晰的影像,投影到线阵CCD(chargecoupleddev... 针对大型拱坝链式三维变形测量系统的需求,确定了倾角传感器的技术指标,研究了基于悬丝的高精度光电倾角传感器方案。利用非相干准直光束形成测量光场,将悬丝的阴影光斑经过光学系统放大,形成清晰的影像,投影到线阵CCD(chargecoupleddevice);根据光斑位置测量原理,得到阴影光斑的位移值,反求出测点的倾角值;同时,针对长周期的现场运行需求,设计了二维高精度光电倾角传感器结构。测试结果表明:传感器的分辨率和量程指标满足设计要求,可实现量程3093"、精度0.432"的高精度倾角测量。 展开更多
关键词 拱坝 三维变形 链式测量 线阵CCD 倾角传感
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光电成像系统目标探测能力建模与性能评估
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作者 梁文娜 李翰山 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第4期174-181,共8页
针对复杂环境下线阵CCD相机探测弹丸性能不稳定的问题,基于线阵CCD相机的工作原理和弹丸的可见光反射特性,提出采用光学镜头参数、光幕幕厚、背景照度、弹丸照度、光学系统接收的光能量以及系统噪声等建立线阵CCD探测弹丸能力数学模型... 针对复杂环境下线阵CCD相机探测弹丸性能不稳定的问题,基于线阵CCD相机的工作原理和弹丸的可见光反射特性,提出采用光学镜头参数、光幕幕厚、背景照度、弹丸照度、光学系统接收的光能量以及系统噪声等建立线阵CCD探测弹丸能力数学模型。推导并分析了线阵CCD相机对弹丸的极限探测距离数学模型,并基于弹丸反射光信号强度衰减方程,建立了不同距离条件下弹丸灰度值的计算函数;结合弹丸穿过CCD探测区域的动态过程,建立了弹丸在CCD靶面照度的输出信号计算函数;以极限探测距离和弹丸距线阵CCD相机不同距离条件下的输出灰度值为指标,对系统探测能力进行研究。通过定量仿真分析了太阳光入射角、线阵CCD相机的有效通光口径、信噪比阈值、曝光时间和成像像元数对系统探测能力的影响,并通过试验验证所建立的计算模型的准确性。仿真计算和试验分析结果表明,所建立的模型可以有效地表征线阵CCD相机探测弹丸的能力。 展开更多
关键词 线阵CCD相机 探测能力 极限探测距离 光能量 灰度值
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基于改进灰狼优化算法的枪弹着靶快速定位方法
3
作者 鲁旭涛 郭亚坤 +1 位作者 李静 郭晓宇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第3期1157-1164,共8页
针对传统CCD(charge coupled device)交汇立靶采集的图像中,枪弹位置提取时采用背景差分法、互相关法所存在通用性差、耗时长的问题。通过对CCD精度靶图像弹丸提取所存在的问题进行深入分析,提出了基于改进灰狼算法的CCD精度靶图像弹丸... 针对传统CCD(charge coupled device)交汇立靶采集的图像中,枪弹位置提取时采用背景差分法、互相关法所存在通用性差、耗时长的问题。通过对CCD精度靶图像弹丸提取所存在的问题进行深入分析,提出了基于改进灰狼算法的CCD精度靶图像弹丸提取方法。首先,将子弹提取问题转化为在一定约束条件下,寻找灰度值最小连通区域问题。其次,建立了最小化区域灰度值模型、竖直光斑区域及低灰度区域剔除模型。然后,采用基于维度学习的狩猎(dimensional learning-based hunting,DLH)搜索策略的改进灰狼算法,来跳出局部最优解,进而提升求解性能。最后,在参数设定相同的条件下,采用改进的灰狼算法、灰狼算法、飞蛾扑火算法、互相关算法、背景差分法进行了对比试验。实验结果表明,在上述方案下,平均求解时间缩短至12 ms。同时,目标检测成功率达到了95%,相较其他对比算法,性能提升明显。 展开更多
关键词 IGWO算法 搜索策略 最小化区域灰度值模型 线阵CCD 着靶位置
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基于CCD的玻璃厚度在线测量系统 被引量:19
4
作者 刘力双 张铫 +1 位作者 卢慧卿 王宝光 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期652-654,共3页
浮法玻璃生产中需要对玻璃在高温区进行在线测量。研究了利用半导体激光和线阵CCD组成的在600℃高温条件下工作的玻璃厚度在线测量系统。系统采用循环水冷却方法使测头工作在正常条件下,利用软件对数据进行处理来克服高温气流等造成的... 浮法玻璃生产中需要对玻璃在高温区进行在线测量。研究了利用半导体激光和线阵CCD组成的在600℃高温条件下工作的玻璃厚度在线测量系统。系统采用循环水冷却方法使测头工作在正常条件下,利用软件对数据进行处理来克服高温气流等造成的随机误差。系统样机对玻璃厚度进行在线测量的精度达到15μm,测量范围为2~20mm。 展开更多
关键词 高温 在线测量 激光 线阵CCD 玻璃
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线阵CCD数据的高速采集与存储 被引量:22
5
作者 杨博雄 张晓华 +2 位作者 傅辉清 欧同庚 陈志高 《大地测量与地球动力学》 CSCD 2004年第2期124-127,共4页
在各种高精度线阵CCD应用系统中 ,需要对像元输出信号进行快速采样、存储及数据处理。CCD数据采集的采样速率不仅与A/D转换器的转换速率等因素有关 ,同时还与数据传送方式密切相关。以高精度线阵CCDTCD15 0 1D和高速A/D转换器TLC5 5 10... 在各种高精度线阵CCD应用系统中 ,需要对像元输出信号进行快速采样、存储及数据处理。CCD数据采集的采样速率不仅与A/D转换器的转换速率等因素有关 ,同时还与数据传送方式密切相关。以高精度线阵CCDTCD15 0 1D和高速A/D转换器TLC5 5 10为例 ,详细分析了CCD和A/D转换器的工作时序 ,采用CPLD设计方法 ,将CCD的输出信号进行高速A/D转换 。 展开更多
关键词 线阵CCD数据 采集 存储 A/D转换 CPLD 时序 电荷耦合器件 半导体成像器件
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金属圆柱工件缺陷的光电检测 被引量:22
6
作者 张静 叶玉堂 +2 位作者 谢煜 刘霖 常永鑫 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1871-1876,共6页
针对金属工件外观缺陷检测存在光学照明不均、检测缺陷种类繁多、检测系统识别率不高等问题,研究了检测金属圆柱工件缺陷的方法。分析了局部二元模式(LBP)与局部图像方差强度(LVAR)的基本原理,研究了两者在金属纹理表面缺陷检测中的具... 针对金属工件外观缺陷检测存在光学照明不均、检测缺陷种类繁多、检测系统识别率不高等问题,研究了检测金属圆柱工件缺陷的方法。分析了局部二元模式(LBP)与局部图像方差强度(LVAR)的基本原理,研究了两者在金属纹理表面缺陷检测中的具体实现方法。采用LBP反应局部图形空间纹理模式,LVAR突出图像强度对比信息,然后用LVAR计算结果作为权重值来调整LBP的局部纹理提取和度量结果,实现了金属圆柱工件的自动缺陷检测。实验中采用步进电机控制工件旋转,配合线阵相机采集圆柱工件的展开图像。实验结果显示,这种方法有效克服了金属材质光照不均的缺点,对大量缺陷种类具有较高的鲁棒性,其检出率高达95.1%,漏检率为0%,满足了工业检测要求。 展开更多
关键词 金属圆柱工件 缺陷检测 线阵CCD 局部二元模式 局部图像方差
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星载多光谱CCD相机研究 被引量:13
7
作者 焦斌亮 王朝晖 +1 位作者 林可祥 薛永志 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期146-148,151,共4页
研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 ... 研制的星载多光谱 CCD相机采用线阵 CCD推扫方式成像 ,具有蓝、绿、红、近红外、全色五个成像谱段 ,在轨工作时地面像元分辨率为 2 0米 ,覆盖宽度 113公里。相机光学系统采用单镜头焦面分色结构实现多光谱成像 ,每个谱段的探测器阵列由 3片 2 0 4 8元 CCD光学拼接而成 ,以实现地面宽覆盖成像。多片 CCD信号采用串行读出方式 ,使焦面 15片 CCD形成两路视频信号输出给数据传输系统。测试结果显示 ,相机各谱段 MTF典型值为 0 .2 5 ,满足使用要求。 展开更多
关键词 星载遥感器 CCD相机 线阵CCD 光学系统 多光谱成像
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带钢表面缺陷视觉检测系统关键技术研究 被引量:26
8
作者 张洪涛 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期216-219,共4页
为满足钢板表面缺陷在线检测系统宽幅面、高速、高分辨率的检测要求,讨论了基于线阵CCD的钢板表面缺陷视觉检测系统实现的关键技术;优化设计了视觉检测系统的光学照明部分,以检测不同类型的缺陷。通过软件系统的特殊设计,以保证实时在... 为满足钢板表面缺陷在线检测系统宽幅面、高速、高分辨率的检测要求,讨论了基于线阵CCD的钢板表面缺陷视觉检测系统实现的关键技术;优化设计了视觉检测系统的光学照明部分,以检测不同类型的缺陷。通过软件系统的特殊设计,以保证实时在线检测。针对缺陷图像低对比度、高噪声的特点,提出了基于灰度统计特性的图像边缘检测方法,并实现了对缺陷图像的自适应阈值分割。依据图像的缺陷统计特性,定义了缺陷的灰度、几何等特征量,用于缺陷分类。本系统样机已在实验室环境下运行。 展开更多
关键词 计量学 表面缺陷 在线检测 线阵CCD 边缘检测
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基于线阵CCD的光谱仪定标研究 被引量:38
9
作者 谢印忠 庄松林 张保洲 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期546-550,共5页
光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容。研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利... 光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容。研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明。对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程。 展开更多
关键词 光学测量 线阵CCD 定标 最小二乘法
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基于线阵CCD钢板表面缺陷在线检测系统的研究 被引量:34
10
作者 胡亮 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期200-203,共4页
为了全面科学地评估钢板表面质量,有效地控制生产流程,设计了一套智能无损检测系统来实现对钢板表面缺陷的在线检测。基于模块化设计思想,检测系统由新型LED光源、明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD传感器件、FPGA嵌入式处... 为了全面科学地评估钢板表面质量,有效地控制生产流程,设计了一套智能无损检测系统来实现对钢板表面缺陷的在线检测。基于模块化设计思想,检测系统由新型LED光源、明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD传感器件、FPGA嵌入式处理系统和友好的人机接口组成。检测钢板宽度最大为1800mm,运行速度不大于1.5ms,振动幅度小于1mm,要求所达到的横纵向检测分辨率为0.8mm×0.8mm,缺陷尺寸检测误差不大于1mm。系统对钢板表面的气泡、夹杂、结疤、划伤和压痕等主要缺陷进行无损检测,能够实现缺陷自动分类,对缺陷数据自动存档、屏幕显示、打印、存储和报警功能。样机系统在硬件和软件上易于升级,并可扩展到其他相关领域。 展开更多
关键词 计量学 钢板 表面缺陷 线阵CCD 在线检测 现场可编程的逻辑门阵列(FPGA)
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线阵CCD用于实时动态测量技术研究 被引量:38
11
作者 李长贵 刘敬海 +1 位作者 林幼娜 孙智勇 《光学技术》 EI CAS CSCD 1999年第2期5-8,共4页
本文研究的是在连续光条件下线阵CCD实时动态测量技术,除了考虑CCD像元响应非均匀性、非线性等影响因素外,还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题,推导了测量精... 本文研究的是在连续光条件下线阵CCD实时动态测量技术,除了考虑CCD像元响应非均匀性、非线性等影响因素外,还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题,推导了测量精度公式与动态范围公式。为了减小测量误差和提高被测信号的频率,必须相应减小积分时间。精度公式是进行线阵CCD电路设计的基本依据公式。动态范围与频率无关,只与结构参数有关,为了充分利用CCD的动态范围,激光功率要可调。 展开更多
关键词 线阵CCD 积分时间 动态测量 激光
原文传递
线阵推扫影像的核线模型研究 被引量:18
12
作者 巩丹超 张永生 邓雪清 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期97-101,共5页
通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究 ,建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论 ,并探讨了它的基本特性 。
关键词 核线 线阵CCD推扫式 框幅式 影像 传感器
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钢板表面缺陷在线视觉检测系统研究 被引量:14
13
作者 张洪涛 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1899-1902,共4页
本文设计了一套智能无损检测系统以实现对钢板表面缺陷的在线检测.检测系统由新型LED光源,明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD器件、FPGA嵌入式处理系统和缺陷自动分类子系统等组成.系统对钢板表面的气泡、夹杂、结疤、划伤... 本文设计了一套智能无损检测系统以实现对钢板表面缺陷的在线检测.检测系统由新型LED光源,明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD器件、FPGA嵌入式处理系统和缺陷自动分类子系统等组成.系统对钢板表面的气泡、夹杂、结疤、划伤和压痕等主要缺陷进行无损检测,并基于Bayes决策理论,实现缺陷的自动分类功能.本系统在实验室检测指标为:宽度最大为1 800 mm,运行速度不大于1.5 m/s,振动幅度小于1 mm,横纵向检测分辨率为0.8 mm×0.8 mm,尺寸检测误差不大于1 mm. 展开更多
关键词 在线检测 表面缺陷 线阵CCD 缺陷分类
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基于两步法线阵CCD标定技术研究 被引量:14
14
作者 张洪涛 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期311-313,共3页
线阵CCD具有高采集率、宽视场的优点,一般应用在高速扫描系统中,CCD与扫描物间的相对位姿不仅影响扫描范围,而且影响其扫描精度,所以需要高精度标定CCD位姿参数。文中首先给出了线阵CCD全位姿的数学模型,通过不断对模型的变换处理,将模... 线阵CCD具有高采集率、宽视场的优点,一般应用在高速扫描系统中,CCD与扫描物间的相对位姿不仅影响扫描范围,而且影响其扫描精度,所以需要高精度标定CCD位姿参数。文中首先给出了线阵CCD全位姿的数学模型,通过不断对模型的变换处理,将模型参数分离为两组,分别表征CCD的视范围及物像映射关系,两者既独立又相互联系,可以独立进行标定,简化了标定过程。 展开更多
关键词 计量学 线阵CCD 两步法 标定
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线阵CCD图像处理算法研究 被引量:36
15
作者 雷志勇 刘群华 +1 位作者 姜寿山 黄万景 《光学技术》 CAS CSCD 2002年第5期475-477,共3页
研究了线阵CCD在动态测量中的整体图像处理方法 ,包括杂散点剔除、图像平滑、边缘识别等方法。提出的整体图像的样条插值方法使得边缘识别精度比较高 ,实现起来较容易 。
关键词 线阵CCD 图像处理 动态测量 样条插值
原文传递
绝对光谱辐照度仪的波长定标 被引量:15
16
作者 刘恩超 郑小兵 +1 位作者 李新 张艳娜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期608-615,共8页
为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度,提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案,完成了0.4~1.0μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数,描述了波长与CCD像元的对应关系,制定了定标与计算方法,并介... 为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度,提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案,完成了0.4~1.0μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数,描述了波长与CCD像元的对应关系,制定了定标与计算方法,并介绍了器件的选型及线阵CCD的时序驱动和输出信号的处理。在室内波长定标中,利用可调谐激光器作为光源,确定了CCD像元与中心波长的对应关系,并通过光谱扫描进行了验证。在室外开展了太阳观测实验,并与可见-短波红外光谱仪做了对比。实验结果表明,波长定位精度优于0.5nm,测量的光谱曲线吸收峰与大气典型吸收谱线吻合,同时验证了波长定标方案的可行性与CCD电子学设计的合理性。 展开更多
关键词 绝对光谱辐照度仪 线阵CCD 光谱扫描 时序驱动 信号处理 光谱定标 波长定标
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光反射法微摩擦测试仪 被引量:8
17
作者 于正林 吴一辉 +2 位作者 刘治华 贾宏光 黎海文 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第14期1299-1302,共4页
为研究MEMS的微摩擦需设计一种能够测量微米尺度样品摩擦特性的专用仪器,尤其是能进行微机构摩擦力和正压力测试的大范围、高灵敏度的微摩擦检测装置。给出了一种基于光反射法的微摩擦测试仪的设计方法,介绍了该仪器的设计原理、测力传... 为研究MEMS的微摩擦需设计一种能够测量微米尺度样品摩擦特性的专用仪器,尤其是能进行微机构摩擦力和正压力测试的大范围、高灵敏度的微摩擦检测装置。给出了一种基于光反射法的微摩擦测试仪的设计方法,介绍了该仪器的设计原理、测力传感器的结构设计、仪器的标定方法。硅测力传感器采用MEMS工艺制作,具有变形量大、线性度好、灵敏度高等优点。实验结果表明,该测试仪能满足微机电系统微摩擦测试的需要。 展开更多
关键词 MEMS 微摩擦测试 光反射法 硅传感器 线阵CCD
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单线阵CCD系统的表面凹坑缺陷检测方法 被引量:13
18
作者 韩芳芳 段发阶 +1 位作者 张宝峰 段晓杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期116-120,共5页
为解决表面凹坑缺陷与其他平面表面缺陷同时在线检测的问题,提出一种基于单线阵CCD系统进行表面凹坑缺陷检测的方法.根据光辐射照射模型和相机成像模型,建立了基于单线阵CCD的凹坑检测数学模型,由模型推导出图像像素灰度与凹坑深度的关... 为解决表面凹坑缺陷与其他平面表面缺陷同时在线检测的问题,提出一种基于单线阵CCD系统进行表面凹坑缺陷检测的方法.根据光辐射照射模型和相机成像模型,建立了基于单线阵CCD的凹坑检测数学模型,由模型推导出图像像素灰度与凹坑深度的关系,利用特定光源和光照角度的关系,进行表面凹坑缺陷的检测.结果表明,由于凹坑边缘部位深度的渐变引起CCD输出电压信号的渐变,凹坑图像呈现边缘像素灰度渐变现象,且随光源光照角度的降低,凹坑图像特征更加突出.边缘灰度渐变的图像特征成为凹坑缺陷与其他平面缺陷相区别的重要特征,有利于凹坑缺陷的检测与识别. 展开更多
关键词 机器视觉 表面缺陷检测 凹坑检测 线阵CCD系统 汇聚线光源
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一种线阵CCD图像灰度分布快速校正方法 被引量:10
19
作者 朱均超 刘铁根 +2 位作者 刘德瑞 邓集杰 柳森 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期108-112,共5页
提出一种应用于色选机的高速线阵CCD图像灰度分布校正方法,能够快速有效的提高线阵CCD图像质量。通过分析色选机成像系统中使用的大视场、大相对孔径光学系统的光能量衰减影响,高速线阵CCD的光电响应特性,建立了校正模型,模型中线阵CCD... 提出一种应用于色选机的高速线阵CCD图像灰度分布校正方法,能够快速有效的提高线阵CCD图像质量。通过分析色选机成像系统中使用的大视场、大相对孔径光学系统的光能量衰减影响,高速线阵CCD的光电响应特性,建立了校正模型,模型中线阵CCD的各个光敏单元的衰减因子通过标准样板标定确定。采用FPGA实现校正模型,可在图像传输的过程中同时进行校正,每帧图像的校正延时不到0.1μs,满足色选机的高速处理要求。 展开更多
关键词 灰度分布 实时校正 光能衰减 线阵CCD 色选机
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基于多点合作目标的多线阵CCD空间物体姿态测量 被引量:18
20
作者 李晶 袁峰 胡英辉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1635-1641,共7页
为了精确测量悬浮试验场内姿态快速变换的空间物体的姿态角参数,提出了一种采用3个线阵CCD相机同时测量多个点合作目标的姿态测量方法,以解决传统的线阵CCD姿态测量系统中相机位置间的约束条件过多造成的非线性系统误差及校准参数多的... 为了精确测量悬浮试验场内姿态快速变换的空间物体的姿态角参数,提出了一种采用3个线阵CCD相机同时测量多个点合作目标的姿态测量方法,以解决传统的线阵CCD姿态测量系统中相机位置间的约束条件过多造成的非线性系统误差及校准参数多的问题。该方法采用柱面透镜和线阵CCD组成的3个一维相机,对被测物体上的多个点合作目标同时进行测量;并针对测量原理对姿态角限制的问题,采用模拟计算的方法进行姿态角测量范围的计算。由神经网络校准线阵CCD相机,直接给出点合作目标的空间三维坐标,并通过建立基于Rodrigues参数姿态解算模型求解被测物体的姿态角。实验结果表明,本文方法得到的空间点位置测量精度及空间姿态解算精度高于原线阵CCD姿态测量方法,验证了该姿态测量方法进行姿态测量的可行性和有效性。 展开更多
关键词 姿态测量 线阵CCD 姿态解算 相机校准
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