CCD散射图样法测量粉尘质量浓度影响因素研究

为减小连续在线式电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)传感器相机散射图样法测量粉尘质量浓度相对误差,提高该方法准确性。针对不同入射色光、颗粒粒径、相机传感器感光元件位置以及交互影响因素进行理论研究和实验验证;由于光子具有随机粒子统计特性,所以对测量数据进行独立样本T检验以及基于单因素验方分析的均值差异检验。研究结果表明:大粒径颗粒测量质量浓度偏低、曲线平滑,小粒径颗粒测量由于具有“双峰”现象,所以质量浓度曲线会有波动;为减小测量相对误差,应在不改变相机传感器位置前提下尽量选择红色线激光入射。研究结果可为粉尘质量浓度光学测量装置的改进和校准提供参考。

基于彩色CCD的高温场辐射测温方法

针对基于彩色CCD的高温场辐射测温问题,提出利用红、绿基色值进行比色测温来获取单一光圈快门组合内的最大测温范围,并进一步利用变换光圈快门组合来使得测温范围能够覆盖高温生产的常用温度范围;通过标定减少CCD光谱响应带宽和被测对象光谱发射率对测温精度的影响,提高测温精度。在此基础上,开发了CCD高温场测量仪。计量校准结果表明,测温仪具有较高的测温精度和实用性,能够满足常见高温生产过程对于温度测量的应用要求。

用彩色CCD相机测量发光二极管显示屏的色度

提出了一种高精度色度计和彩色CCD相机相结合快速测量发光二极管(LED)显示像素的亮度和色度的方法。首先,用彩色CCD相机测量LED显示像素,通过图像处理提取每个LED显示像素点在RGB颜色空间中的亮度值和色度值。然后,建立RGB颜色空间和CIE1931XYZ颜色空间的多通道自适应矩阵,并使用色度计对部分LED显示像素点进行精确测量,基于精确测量值和对应的RGB值计算出自适应矩阵。最后,通过自适应矩阵计算出所有LED显示像素的亮度和色度值。实验结果表明:自适应矩阵大小合适的情况下,该方法计算出的数据与色度计测量数据之间的色差值ΔE<1,在人眼视觉中的颜色差异轻微,可快速、精确地采集LED显示像素的亮度和色度值,实现LED显示屏的高精度亮度、色度校正,从而大幅提高LED显示屏的显示效果。

发光二极管显示屏CCD图像的修正

提出了一种有效的图像修正方法,用于修正用彩色CCD相机采集的LED显示屏图像。首先,利用均匀标准白板逐像素点法对制造工艺使彩色CCD相机产生的曲面进行渐晕修正;然后,利用LED管芯配光曲线的分布规律修正由于相机采集位置的影响产生的偏差,并给出了修正原理和修正的过程;最后,给出了实验数据及结论。修正后,红、绿、蓝基色的均匀性均方差分别从4.0%减少到1.48%,从3.1%减少到1.36%,和从3.5%减少到1.39%。利用该方法修正过的LED图像既消除了相机本身的曲面产生的渐晕,又消除了由于相机采集角度的影响产生的偏差,是一种非常有效的LED显示屏CCD图像的修正方法,实验结果基本符合修正的要求。

CCD辐射测温的动态范围研究

工业用CCD较窄的动态范围无法满足高温测量领域宽测温范围的要求,使基于CCD的辐射测温技术的应用受到限制。多篇文献提出在CCD前加高衰减率的中性滤光片来扩大测温范围。通过分析CCD光电转换特性和辐射体单色辐射亮度与温度之间的关系,指出使用中性滤光片虽然可以扩大测温范围,但其效果有限,仍难以满足高温测量的应用要求,实验结果证明了结论的正确性。

基于彩色CCD炉膛火焰温度场测量方法研究

本文从三基色测温原理出发,讨论了它在火焰温度场测量应用中受到的限制因素。通过对火焰模型和CCD光谱响应的简化,推导出了便于应用的测温公式。提出了通过系统标定和三种比色温度的相关性校正测量误差的方法。利用设计的一套测量系统,对某200 MW的锅炉的温度场分布进行了测量,并与双色温度计的测量数据进行了比较。结果表明,上述方法简单可靠、测量误差小于5％,可满足系统燃烧诊断和实时测控的目的,工程上有一定的应用前景。

基于CCD图像传感器的高温场测量仪设计与实现

设计并实现了一种由彩色CCD、图像采集卡、计算机和测量软件组成的高温场测量仪。该测量仪利用比色测温原理计算并显示高温辐射体的表面温度场分布,通过自动调节进光量扩大CCD测温范围,利用黑体炉标定实验校正CCD光谱响应特性非理想带来的测温误差,构建辐射能衰减补偿器对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。对工业现场进行测试,最大绝对误差为13.6 K,最大相对误差为1.42%,平均每幅辐射图像计算时间为0.127 s。测试结果表明,该测量仪具有较高的精确性和可靠度,符合工业生产对高温检测的要求。

基于彩色CCD的双色与三色比色测温法比较研究

双色与三色比色测温是彩色CCD辐射测温常用方法。通过理论分析和实验研究,分别从测温动态范围和测温精度两方面对双色法和三色法进行了比较研究。研究发现,在光圈快门组合保持不变的条件下,选取红、绿双色进行比色测温具有较宽的测温动态范围;在对辐射体做灰体假设的情况下,三色测温方法具有更高的测温精度。提出了构建一种可切换测温方法的统一测温硬件平台,统一测温平台综合了双色法和三色法两者的优点,可同时满足更宽的测温动态范围和更高的测温精度的要求,应用灵活。

CCD比色测温中烟雾干扰的滤波与温度校正算法

在CCD比色测温中,弥漫于辐射体周围和辐射光路上的烟雾将吸收和散射辐射体的辐射光,导致测温结果失真。提出一种高温辐射体烟雾干扰的滤波与温度校正算法。先通过基于高温辐射体颜色信息的图像目标识别方法去除辐射体周围的烟雾噪声,再分割出受烟雾干扰的区域,然后利用适当的非线性校正函数对由比色测温公式计算出的该区域的温度进行校正。实验证明:该方法可以有效地减小烟雾干扰对测温结果的影响,提高CCD比色测温的准确性和实用性。

中性滤光片扩大CCD测温范围的研究

基于彩色CCD(电荷耦合器件)的比色测温中,CCD必须工作在光电转换特性的非饱和区。由于CCD图像传感器的非饱和区宽度较窄,单独利用CCD测温时,测温范围难以达到高温检测的应用要求。针对一些学者提出的采用中性滤光片扩大测温范围的思想,通过深入分析CCD光电转换特性和辐射体单色辐射亮度与温度之间的关系,指出使用中性滤光片虽然可以扩大测温范围,但其效果并不显著,仍难以满足高温测量的应用要求,实验结果证明了结论的正确性。

CCD彩色滤光片的制备与集成技术研究

介绍了彩色CCD的器件结构和成像原理,采用彩色光刻胶光刻法实现了彩色滤光片的制备,并通过分析彩色滤光片缓冲层、滤光片厚度和固化工艺等对滤光片性能的影响,获得了彩色滤光片的片上集成技术,并将其集成在512×512帧转移CCD器件上,完成了性能评价与成像验证。测试结果表明:制备的彩色滤光片主线透过率大于80%,光谱串扰小于15%,色纯度大于75%,集成该滤光片的彩色CCD成像色彩空间与sRGB相当,能够满足大多数CCD相机彩色成像的要求。

一种线阵CCD图像灰度分布快速校正方法

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。

平列式线阵彩色CCD摄像机的色彩偏移与校正

分析了平列式彩色线阵CCD摄像机色彩偏移现象产生的原因。计算了摄像机在实际在线检测情形下的色彩偏移量。提出了色彩偏移的校正方法,并对色彩偏移的实际样本图像进行了校正。

高速彩色线阵CCD三色错位修正方法的研究

为了改善图像采集的质量,通过分析高速彩色线阵CCD三色错位产生的机理,提出了三色错位的几种修正方法:棱镜分光法、异步时钟控制曝光法、通过软件修正法。采用棱镜分光可以实现对红色、绿色和蓝色分量同时感光,避免颜色错位;改变现有CCD外围电路,通过异步时钟控制曝光,即调整CCD曝光的先后次序和延迟时间,实现错位修正;基于数据冗余与数据重新定位技术,通过软件达到实时修正色彩错位的目的。该方法以BASLERL301bc彩色线阵CCD摄像机为例得到验证,图像质量改善显著。

基于线阵CCD的烟叶杂质剔除系统的研究

介绍了彩色线阵 CCD检测技术在烟叶杂质剔除系统中的应用 ,给出了系统的工作原理和总体结构 ,详细讨论了白平衡调整、标准烟叶颜色提取、杂质图像识别等主要的图像处理算法。模拟仿真实验表明 ,系统能够满足实时性要求 ,剔除准确率达到 98%以上。

解决大幅面CCD相机三色分离的方法

针对大幅面彩色电荷耦合器件(CCD)相机三通道色彩彼此分离的问题,深入研究了CCD的内部结构,分析了多线阵彩色CCD三色分离的原因,提出了一种将三通道数据分开缓存的修正方法,并制作了国内第一台高速多线阵CCD大幅面扫描仪。该修正方法根据多线阵彩色CCD内部工艺结构,将三通道数据在硬件上进行分开缓存、重组,实现真实色彩的还原。理论分析与实际应用效果表明:经过处理后的图像R、G、B三色分离现象得到极大改善,在1 200DPI的分辨率下,三通道色彩未见分离。制作的大幅面扫描仪在600DPI的分辨率下,扫描速度可达5.08cm/s,扫描处理一张A0的图纸只需30s的时间,图像拼接处像素误差在±2以内。

一种彩色面阵CCD测绘相机前向像移的补偿方法

为了实现对前向像移的补偿,提出一种通过合理调整快门曝光时间和飞机速高比之间的关系来补偿前向像移的方法,对前向像移产生的原因进行研究。介绍彩色面阵CCD工作原理、相机工作原理,从光学系统成像原理的角度分析产生前向像移的原因,还分析了速高比和曝光时间误差。实验结果表明:速高比误差和曝光时间误差均可控制在合理误差范围内,满足前向像移量小于1.5个像元尺寸的补偿要求,达到了测绘相机的精度指标。

脱绒棉种色选机双CCD检测系统设计与仿真分析

设计了一种脱绒棉种双侧双CCD(Charge coupled device)色选检测系统。通过对该检测系统的光学子系统、图像采集子系统和处理子系统等的分析与设计,结合仿真分析和测试试验,验证了系统效果。其中,图像采集子系统采用彩色线阵CCD对脱绒棉种进行成熟度信息采集、黑白线阵CCD对棉种进行完整度信息采集;图像处理和分析用于提取关键特征信息做棉种类型的判别分析。试验结果表明,检测系统设计的光学子系统模块能够得到特征清晰的图像,处理子系统能满足双图像采集子系统CCD正常采集物料特征信息,系统能够保证分选的实时性和稳定性要求。

彩色线阵CCD三通道数据采集系统

设计了针对彩色线阵CCD TCD2252D的数据采集系统,对彩色CCD的3路RGB值进行同时采集,采用3个A/D转换器进行模数变换,通过CPLD内集成的三选一通道选择电路,使3路数据顺序缓存在FIFO中,由USB2.0接口传送到计算机中存储、显示和处理,具备无线反馈控制接口。整体设计能对彩色CCD信号进行可靠的传输,有很强的扩展性和应用价值,可以应用于很多场合。

基于彩色CCD的高温场软测量模型及应用

为了提高基于CCD传感器的高温场非接触测量技术的测量精度和准确性,提出一种高温场软测量混合模型。首先,通过机理分析建立一个含待定参数的机理模型;然后,利用黑体炉标定和在线标定数据,对机理模型中的待定参数进行参数辨识;最后,通过构建烟雾衰减辐射能补偿器,对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。实验结果表明,模型测温精度和可信度较高,具有较强的实用性。