实验用面阵CCD测量尺寸

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1、实验用面阵CCD测量尺寸一、实验目的①通过对标准图形屮的点、线、面的测量，掌握应用面阵CCD进行尺寸测量的基本原理与方法；②用面阵CCD摄像头及图像釆集系统测量标准几何图形的尺寸；并对测量范围、测量精度和测量吋间等问题进行分析讨论。二、实验准备内容复习矩形、圆、三角形等典型儿何图形的点、线、而的基本计算公式。三、实验所需仪器设备①计算机；②YHACCD—II【型彩色面阵CCD多功能实验仪。实验内容及步骤1、开机过程•OA□图3-1点、线、面的测ill图片①将被测的标准图片如图3・1所示，安装在“被测物夹持架”上；②将外置面

2、阵CCD摄像机的镜头盖打开；③打开计算机电源开关；打开彩色面阵CCD多功能实验仪的电源开关；④确认“视频切换”按钮是否已经按下，切换指示灯点亮表明釆集外置CCD摄像机的图像信号；⑤运行“面阵CCD尺寸测量实验”程序；⑥点击“连续采集”按钮，计算机界面将显示外置摄像头所采集到的图像，调整CCD摄像头与测虽图片的相对位置使图像尽虽清晰，点击“停止”按钮。或者，点击“单帧”按钮，采集到一幅数据图像，并将其存入指定内存。2、关于点数据的测量疸看显示所有数据①）显示一行数据@）显示一列数据①点击如图3・2所示操作菜单栏中的“查看”选

3、项，选择要查看的数据项，例如点击“显示一行数据（R）”，计算机软件将图像数据川文本文件的方式打开。观测其中一行的数据，从一行的数据屮可以观测到图像在水平方向的边界灰度变化情况。同理通过坐标和数值能找到图形的边界在小y方向的变化，然后保图.2杳看图像数据操作图存并关闭文本文件；、、细y依厦值）0X（像元位置）768图3-3水平曲线图②完成①的测量工作后，就基本掌握了通过数字图像的像元值数据找出图像屮图形边界的方法和原理。通过软件所提供的标定图像中任意一行（或列）数据边界的测量功能来确定边界点。例如，在采集到的图像上把鼠标移至

4、某一行上点击左键，软件会弹出一个对话框，对话框屮的1111线图表示了水平方向上各像元灰度的变化状况，如图3・3所示。图中的横坐标是水平方向上的像元位置，纵坐标是各像元灰度值。在曲线图上选择适当的灰度值（纵坐标）点击鼠标左键即得到测量阈值（图中的“172”），同时得到在此阈值（即纵坐标）下边界点的位置（灰度曲线与此阈值水平方向交点“149”、“159”，“540”、“550”）。也可以在采集到的图像上把鼠标移至某一列上点击右键，软件会弹出垂直方向上灰度变化1111线图，如图3-4所示。图屮横处标是各像元灰度值，纵处标是垂直方

5、向上的像元位置。在Illi线图上选择适当的灰度值（横处标）点击鼠标左键即得到测量阈值（图小的“209”）,同时得到在此阈值（即横坐标坐标）下边界点的位置（灰度曲线与此阈值垂直方向交点“85”、“96”，“482”、“493”）。除了通过阈值法确定图形边界,近的灰度变化率來确定边界，灰度变化最快的像元位置即为边界点处标，试编写软件。③找出兀方向与y方向的最人与最小位置值，可以计算出被测点的人小与屮心位置。Ax=Ay=（兀叭一几』兀0（儿狄-）缶）九0(3-1)点的平均直径为:fAr+Ayd=2点的屮心坐标为:(3-2)Vi=

6、20（儿敢+儿丿儿(3-3)20还可以通过计算边界点附图3-4垂直曲线式中刘，M分别为曲阵CCD的像敏单元在水平（x）与垂直（），）方向尺寸；〃为光学系统的横向放大倍率。通常将心/〃与ydB一起通过标定的方式进行校正。3、x。/〃与的标定30与为/0标定的方法很多，这里我们提供一种简单的标定方法。在被测物而处，放置标准网格作为标尺(每格为lcm),读出网格图像的相关尺寸数据便町进行标定。设标准网格的实际尺寸为b读岀数据为No,则该成像系统的长度当量或yo/0)为o那么，对于待测对象而言，在测出对应的N值时可得到其实际尺寸为

7、:l=Nx(-^)(3-4)显然，若光学系统存在畸变，就要对不同视场分别进行标定或进行更高精度的图像数据处理工作。4、关于圆数据的测量圆的测量与点的测量十分相似,差别在于圆的边界和点的边界有所不同,冇黑环，测量时要注意测内圆直径还是外関直径。计算公式完全相同。5、关于三角形数据的测量打开文本数据图像，观测数据，从数据的坐标和数值上找到测试点的边界兀j坐标；「J以找到三角形三个顶点的坐标兀Qa,几片，忑％坐标值，根据三点坐标值和标定好的刘/Q与)WE值便可计算出三角形的各边长、三角形的重心、屮心和面积。6、关于矩形数据的测量

8、矩形数据的测量需要从数据文件中找岀四个点的处标值，找点方法与上述相同，都可从文木数据中找到。显然上述观测数据的方法是比较繁复的，能否用计算机软件根据边界点的特征进行自动寻找呢？回答是肯定的。下而的“边缘检测法”就是个实例。7、关机与结束①需要保存的数据及文件保存到“软盘”或“闪存”中，以免关机时丢掉；②