[发明专利]采用匀速动点目标的图像传感器像素间距测量方法与装置

摘要

采用匀速动点目标的图像传感器像素间距测量方法与装置属于以采用光学方法为特征用于计量长度、宽度或厚度的领域；本方法在点目标匀速运动状态下对其成像，得到线状图像，在频域中寻找像素间距的取值范围，并根据与像素间距相关的实际调制传递函数曲线与理论调制传递函数曲线在最小二乘条件下重合度最好，利用遗传算法计算得到像素间距；本装置中承载点目标的滑块安装在第一导轨和第二导轨上，控制器控制滑块在第一导轨上匀速运动时，控制器控制滑块在第二导轨上运动，且两个方向的运动相配合，使点目标在运动过程中始终准焦成像到图像传感器表面；采用本发明测量图像传感器像素间距，有利于减小单次测量结果之间的误差，进而提高测量结果重复性。

主权项

1.采用匀速动点目标的图像传感器像素间距测量方法，其特征在于所述方法步骤如下：a.设定点目标的运动速度v和图像传感器的曝光时间t；b.根据第a步设定的运动速度v和曝光时间t，计算点目标经过横向放大率为β的光学系统后，点目标像在图像传感器表面的理论运动位移d＝v·t·β；c.根据第b步得到的理论运动位移d和匀速动像调制传递函数模型MTF(f)＝|sinc(πfd)|，得到动像调制传递函数曲线的截止频率为：f＝1/d；d.在第a步参数下，图像传感器对沿图像传感器行或列方向运动的点目标成像，得到初始点扩展函数图像，并将初始点扩展函数图像中点目标像扫过的行或列的整行或整列信息提取出来，作为初始线扩展函数图像，该初始线扩展函数图像具有n个元素；e.移除点目标，在第a步设定的图像传感器的曝光时间t内，图像传感器对背景成像，得到干扰图像，并将干扰图像中灰度值的最大值作为阈值；f.第d步得到的初始线扩展函数图像，将灰度值小于第e步所得阈值的像素的灰度值修正为0，得到修正线扩展函数图像，该修正线扩展函数图像具有同第d步得到的初始线扩展函数图像相同的元素个数n；g.对第f步得到的修正线扩展函数图像按间距为1进行离散傅里叶变换并取模，得到初始调制传递函数图像，该初始调制传递函数图像具有同第d步得到的初始线扩展函数图像相同的元素个数n，即n个离散频谱分量，按照空间频率从小到大的顺序分别为M₀、M₁、M₂、...、M_n-1，在该顺序下，初始调制传递函数值第一次达到极小值所对应的调制传递函数值为M_i，其下脚标序号为i；h.根据第c步得到的截止频率值f与第g步得到的调制传递函数值为M_i-1和M_i+1所对应的空间频率值分别相等，即：f＝(i-1)/(nl_min)和f＝(i+1)/(nl_max)，得到图像传感器的像素间距取值范围为：l_min＝(i-1)/(nf)＝(i-1)d/n＝(i-1)hβ/n和l_max＝(i+1)/(nf)＝(i+1)d/n＝(i+1)hβ/n；i.将l为变量，并以第h步得到的l_min和l_max为取值范围，在第g步得到的n个调制传递函数值中选取K个作为比对数据，这K个调制传递函数值分别是M_K1、M_K2、...、M_KK，采用遗传算法寻找到以下公式的最小值：该最小值所对应的像素间距l即为所求。