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基于线阵CCD图像亚像素级别边缘检测方法
黄春霞
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2022(30)10
【摘要】研究线阵CCD采集一维图像亚像素级别边缘检测方法;该方法经过图像平滑滤波、基于梯度算子边缘粗定位、拟合区间搜索、最小二乘直线拟合边缘精确定位几个步骤,定位出线阵CCD图像边缘位置;基于FPGA的图像采集卡接收基于DSP的图像处理卡下发的控制指令,接收CCD图像数据,并且负责图像数据的平滑滤波和梯度值计算,粗定位出边缘位置,然后把边缘粗位置坐标,以及截取粗定位的边缘点附近段数据上传给图像处理卡,以供后者进行下一步拟合区间搜索和最小二乘拟合精确定位出边缘位置;通过图像采集卡的前期处理,可以大大减少其与图像处理卡之间的通讯数据量,FPGA+DSP这种分工处理模式发挥了各自处理芯片的优势,大大提高了运算处理效率;实验结果表明,该算法检测精度达到亚像素级别,3σ小于0.5像素,处理时间小于90μs。
【总页数】6页(P45-50)
【作者】黄春霞
【作者单位】厦门理工学院光电与通信工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP23
【相关文献】
1.基于线阵CCD的在线亚像素边缘测量系统
2.线阵CCD图像两种直线拟合边缘检测方法比较研究
3.基于梯度算子的线阵CCD图像边缘检测方法研究
4.改进的直线拟合线阵CCD图像边缘检测方法
5.基于驱动脉冲延迟的线阵CCD亚像素测量系统
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基于线阵CCD扫描的测量技术
王泽民;高俊钗;左乾县
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】针对零件二维几何尺寸的高精度非接触测量问题,提出了基于线阵CCD 扫描测量的方法.通过对扫描同步的分析,很好地控制了扫描图像的失真.对CCD扫描图像设计了处理算法.由于需布置光源,而光源随时间会有所衰减,所以对图像采用边缘检测的算法,以减小光源亮度变化对图像测量的影响;由于获取的梯度是梯度带,同时为了不加剧边缘的不连续性,采用了细化算法.对间断点进行插值,采用周长法计算直径,系统测量结果与采用千分尺进行测量的结果相比较,其测量误差不大于10 μm.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】王泽民;高俊钗;左乾县
【作者单位】西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;兵器工业第202所,陕西,咸阳,712035
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.5
【相关文献】
1.基于线阵CCD的激光三角测量技术 [J], 杨墨;宋金城;董旭
2.基于线阵CCD的火炮身管内径测量技术 [J], 张青锋;唐力伟;郑海起;范兆军;陈亮
明
3.基于线阵CCD的二维码扫描识别实验 [J], 李立富;仇渊亭;尹亚玲;李晓云;王春梅;郭超修
4.基于线阵CCD的古书画专用扫描仪系统设计 [J], 瑚琦; 卢定凡; 蔡文龙; 姜敏; 扎西次吉
5.基于线阵CCD的古书画专用扫描仪系统设计 [J], 瑚琦;卢定凡;蔡文龙;姜敏;扎西次吉
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基于线阵CCD的运动板材边缘检测器设计的开题报告一、研究背景和意义在机械加工领域中，钢板、铁板等运动板材往往需要进行边缘检测，用以判断板材的尺寸、形状是否符合要求，以保证加工效果。
传统的边缘检测方法通常采用机械物理感知装置，但这种方法存在检测范围狭窄、精度低、易受到环境干扰等问题。
随着CCD技术的发展，基于线阵CCD的运动板材边缘检测器的设计成为可能。
线阵CCD可以进行高速成像，并且具有高分辨率和灵敏度，可以实现高精度、高速的运动板材边缘检测。
因此，本文将探讨基于线阵CCD的运动板材边缘检测器设计的问题。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是设计基于线阵CCD的运动板材边缘检测器。
具体包括以下几个方面：1. 确定边缘检测器的硬件组成。
根据运动板材的特点和检测需求，选择合适的线阵CCD传感器、适当的透镜、高速运动控制电机等硬件元件，组成边缘检测器的硬件平台。
2. 确定边缘检测器的软件设计方案。
采用Visual C++等开发工具，采用CCD成像算法和边缘检测算法，实现对运动板材的高速、高精度的边缘检测，以及对检测结果的输出和处理。
3. 进行试验验证。
通过对正常板材和异常板材的测试，验证边缘检测器的检测精度、速度、稳定性等性能指标。
本研究采用的方法主要是实验研究。
通过搭建实验装置，进行边缘检测器的硬件组成、软件设计方案的开发和试验验证。
三、预期成果和意义本研究的预期成果包括：1. 实现基于线阵CCD的运动板材边缘检测器的设计，包括硬件组成和软件设计。
2. 验证边缘检测器的性能指标，包括检测精度、速度、稳定性等。
3. 对于边缘检测器的设计和实现进行总结和分析，提出改进和完善的方案。
本研究的意义主要表现在以下几个方面：1. 开发了一种基于线阵CCD的运动板材边缘检测器，可以更加准确、稳定地进行运动板材边缘检测，提高了生产效率和质量。
2. 对于线阵CCD成像算法和边缘检测算法进行了研究和应用，有助于相关领域的科研工作者深入了解这两种算法在机器视觉中的应用。
线阵CCD图像两种直线拟合边缘检测方法比较研究余皓;刘秉琦;王海宽;应家驹;胡文刚【摘要】对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究.利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量,并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测.经检测得到,直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579％和0.039％,标准差分别为0.037mm和0.169mm.结果表明,直接直线拟合法精度较低,但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高,但结果容易受到随机噪声的影响.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】5页(P268-271,277)【关键词】测量;线阵CCD图像;边缘检测;最小二乘;直线拟合【作者】余皓;刘秉琦;王海宽;应家驹;胡文刚【作者单位】军械工程学院电子与光学工程系,河北石家庄050003;军械工程学院电子与光学工程系,河北石家庄050003;军械工程学院研究生管理大队,河北石家庄050003;军械工程学院电子与光学工程系,河北石家庄050003;军械工程学院电子与光学工程系,河北石家庄050003【正文语种】中文【中图分类】TN206在线阵CCD检测系统中，一维图像的边缘检测是关键，图像的边缘检测结果直接影响着系统的检测精度［1-2］。
基于最小二乘的直线拟合方法是一种非常有效的边缘检测方法，其算法原理简单，检测精度高，能达到亚像素级别，且具有检测速度快、容易在硬件上实现等优点［3-5］。
根据选取直线拟合对象不同，直线拟合方法分可为直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法。
其中，直接直线拟合法的拟合对象是图像边缘区域中间较直的部分；基于梯度算子直线拟合法则是先利用梯度算子寻找出粗略边缘位置，再以该粗定位为中心，在拟合领域内对称选取相邻像素点作为拟合对象。
本文分别介绍了两种不同直线拟合方法的数学原理，并分析比较了其边缘定位方法，而后通过实验对分析结果进行验证，实验结果表明：直接直线拟合法检测结果误差较大，但稳定性较好；基于梯度算子的直线拟合法边缘定位更准确，但检测结果容易受到随机噪声干扰。
基于线阵CCD的二维轮廓多尺寸图像检测技术的研究的开题报告一、研究背景与意义随着工业自动化的发展，二维图像检测在生产过程中的应用越来越广泛，特别是在质量控制、安全监测、机器人视觉、医学影像等领域。
因此，如何高效、准确地完成对二维图像的检测成为了一个重要的课题。
二维轮廓多尺寸图像检测是二维图像检测领域的一项重要研究内容。
在实际工作中，我们经常需要从图像中提取目标物体的轮廓并对其进行分析，例如测量尺寸、形状和位置等，以此来实现对目标物体的快速、准确分类和识别。
因此，开展基于线阵CCD的二维轮廓多尺寸图像检测技术的研究，对于提升二维图像检测的准确性和效率具有重要的理论和应用意义。
二、研究内容本论文研究内容主要包括：1、对基于线阵CCD的二维图像采集原理和技术进行详细介绍，研究其特点和优缺点；2、基于常用的轮廓多尺寸检测方法，结合线阵CCD图像的特殊性质，进行多尺度轮廓检测算法的优化和改进；3、开发实验平台，收集和分析大量实验数据，评估和验证所提出的二维轮廓多尺寸图像检测算法的准确性和效率。
三、研究方法和步骤本论文将采用实验研究和仿真模拟相结合的方法，具体研究步骤包括：1、对线阵CCD图像采集原理和技术进行深入了解和分析，对其工作机制和性能进行理论分析和实验测试；2、基于现有的轮廓多尺寸检测方法，分析其优缺点，并针对线阵CCD图像的特殊性质进行改进和优化，以提高检测算法的准确性和效率；3、开发基于线阵CCD的二维轮廓多尺寸图像检测实验平台，设计和实现相关的实验程序和数据采集系统；4、进行大量实验数据的收集和处理，并针对实验数据进行统计分析和比较评估，评估和验证所提出的多尺度轮廓检测算法的性能和成果。
四、预期成果和意义通过开展基于线阵CCD的二维轮廓多尺寸图像检测技术的研究，预计可以实现以下预期成果：1、设计和实现基于线阵CCD的多尺度轮廓检测算法，并评估和验证其准确性和效率；2、开发实验平台，收集和分析大量实验数据，从而探讨二维图像检测的关键技术及其应用；3、为工业自动化、机器人视觉等领域提供有力的支持和基础研究，为提高企业生产效率和工业质量起到积极的推动作用。
（申请工学硕士学位论文）基于线阵CCD 的边缘测量及重构 技术研究培养单位： 机电工程学院 学科专业： 机械电子工程 研 究 生： 黄伟成 指导老师： 卢红 教授2008 年05月 基于线阵CC D 的边缘测量及重构技术研究黄伟成武汉理工大学分类号 密 级 UDC 学校代码 10497学 位 论 文题 目 基于线阵CCD 的边缘测量及重构技术研究英 文 The measurement and reconstruction technology题 目 research of brink based on the liner CCD研究生姓名 黄伟成姓名 卢 红 职称 教 授 学位 博士 单位名称 机电工程学院 邮编 430070申请学位级别 硕士 学科专业名称 机械电子工程论文提交日期 2008.04 论文答辩日期学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人2008年04月指导教师独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生（签 名）：黄伟成日 期：2008.5.15关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生（签 名）： 黄伟成 导师（签名）： 卢红 日 期： 2008.5.15摘要随着生产与科学技术的迅速发展，对测量的精确度、测量效率以及测量的自动化程度的要求也越来越高。
传统的检测技术很难适应这种新的要求，于是基于CCD图像传感技术的图像测量系统得到了很快的发展。
基于线阵CCD的精密测角系统
孙航;耿爱辉;张海波;王萱
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)029
【摘要】本文提出了一种基于线阵CCD的精密测角系统,该系统由线阵CCD作为光学传感器、利用嵌入式处理器和可编程逻辑器件对CCD进行驱动和数据采集和处理.实现了对小范围内角度的精密测量,系统的测角频率可达到200Hz,测角精度为0.02mrad,可实时动态的对小角度进行非接触测量.
【总页数】3页(P61-62,56)
【作者】孙航;耿爱辉;张海波;王萱
【作者单位】130033,吉林长春,长春光学精密机械与物理研究所;130033,吉林长春,长春光学精密机械与物理研究所;130033,吉林长春,长春光学精密机械与物理研究所;130033,吉林长春,长春光学精密机械与物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.精密测角法的线阵CCD相机几何参数实验室标定方法 [J], 吴国栋;韩冰;何煦
2.基于PIC单片机和精密电位器的测角系统 [J], 李蔚恒;李永田
3.基于圆形标志点和精密测角的数字相机检定系统 [J], 宋海鹏;韩军政;高兆辉
4.基于小波变换的精密测试转台测角系统的故障诊断 [J], 赵佰亭;陈希军;曾庆双
5.基于线阵CCD的光学测角嵌入式系统设计 [J], 程瑶;赵建;米曾真
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基于线阵CCD的非接触微位移测量系统研究的开题报告一、研究背景和意义在工业应用中，微位移测量是一种重要的技术手段。
在许多领域，例如制造业、医疗等，微位移的测量和控制都扮演着至关重要的角色。
而在微位移测量中，非接触式的测量方案已经成为了主流。
与传统的接触式测量相比，非接触式测量具有测量精度高、测量速度快、不易对被测物体造成损害等优点，因此在工业应用中得到了广泛的应用。
线阵CCD作为常见的非接触式微位移测量元器件之一，已经被广泛应用于各种领域。
线阵CCD 可以将光学图像转换为电信号，通过对光电信号的处理，可以准确地测量被测物体的微小变形量。
由于线阵CCD 的分辨率高，探测灵敏度高等优点，使其在精度要求较高的微位移测量中表现良好。
因此，基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统的研究对于推进微位移测量技术的发展，提升工业生产质量和效率，具有重要的意义和研究价值。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统的研究。
具体研究内容如下：1. 研究线阵CCD 的基本工作原理和测量应用特点。
2. 设计基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统，并分析测量系统的特点和优点。
3. 研究线阵CCD 的图像处理算法及其在微位移测量中的应用。
4. 对系统进行性能测试，分析系统的测量精度、稳定性和重复性等指标。
本研究将采用实验研究的方法进行，首先对线阵CCD 的基本原理进行研究，然后设计非接触微位移测量系统并进行测试，最后对测试结果进行分析并提出相关结论。
三、预期研究成果本研究的预期研究成果包括：1. 研究线阵CCD 的基本原理和测量应用特点。
2. 设计实现基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统，并验证系统的有效性和可行性。
3. 研究线阵CCD 的图像处理算法及其在微位移测量中的应用。
4. 提出一套完整的线阵CCD 微位移测量系统的实现方案，能够有效地满足实际测量需求。
五、研究进度安排本研究计划于2021年10月开始，预计两年完成。
（申请工学硕士学位论文）基于线阵CCD 的边缘测量及重构 技术研究培养单位： 机电工程学院 学科专业： 机械电子工程 研 究 生： 黄伟成 指导老师： 卢红 教授2008 年05月 基于线阵CC D 的边缘测量及重构技术研究黄伟成武汉理工大学分类号 密 级 UDC 学校代码 10497学 位 论 文题 目 基于线阵CCD 的边缘测量及重构技术研究英 文 The measurement and reconstruction technology题 目 research of brink based on the liner CCD研究生姓名 黄伟成姓名 卢 红 职称 教 授 学位 博士 单位名称 机电工程学院 邮编 430070申请学位级别 硕士 学科专业名称 机械电子工程论文提交日期 2008.04 论文答辩日期学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人2008年04月指导教师独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生（签 名）：黄伟成日 期：2008.5.15关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生（签 名）： 黄伟成 导师（签名）： 卢红 日 期： 2008.5.15摘要随着生产与科学技术的迅速发展，对测量的精确度、测量效率以及测量的自动化程度的要求也越来越高。
传统的检测技术很难适应这种新的要求，于是基于CCD图像传感技术的图像测量系统得到了很快的发展。
近二十年来，CCD技术已经广泛应用于军用和民用各个领域，在检测和监控方面的应用也越来越普及。
本文应用线阵CCD- TCD1501D对小尺寸直径和边缘高精度测量进行了研究。
首先通过对线阵CCD测量装置的系统分析确定了光学系统的构成和线阵CCD 信号输出处理系统的方案。
基于线阵 CCD 的精确测量系统是在平行光的照射下，线阵 CCD输出的信号经过放大、滤波、二值化后输入到单片机，由单片机完成数据的采集和处理。
实验中，为了减小测量误差，通过线性拟合对测量数据进行标定，最后对采集的边缘测量数据由多项式最小二乘法进行曲线拟合将被测物二维纵截面边缘重构出来。
实验结果表明本测量方案切实可行，相对于传统的测量方法具有精度高、可以非接触测量等优点。
关键词线阵CCD，相关双采样，非接触测量，数据拟合ABSTACTAlong with the rapid development of production and science and technology , the request to the precision of the measuring,the efficiency of the measuring and the automatic degree of measuring is also more and more high.The traditional detection technology is very difficult to adapt this kind of request，therefore the image measurement system based on CCD image sensor technology has been developed. In the past 20 years, the CCD technology applies military and civil fields widely. The applications of measuring and monitoring are more and more popular.In this paper, the high-accuracy measurement of small size diameter and edge is discussed with the linear CCD-TCD1501D.The composition of optics system and the solutions to deal with the output signal of CCD are confirmed through the analyses of the linear CCD system. When the accurate measurement system based on the linear CCD is irradiated by parallel light ,linear CCD output signals.After amplification、 filtering and binarization ,the signals is inputted into MCU .The collection and processing of the data is completed by MCU .In order to reduce the measurement errors, The measured data is calibrated by linear fitting. Finally,the multinomial least square method is applied to fit the collected data of edge, then the 2D edge of longitudinal section is reconstructed.The tests of measuring indicate that the measurement solution with the linear CCD has some advantages of high-accuracy, non-contact comparing with the traditional measurement method.KEY WORDS linear CCD,couple double sample, non-contact measuring, data fitting目 录摘要............................................................. .ⅠABSTRACT....................................................... (Ⅱ)第1章 绪 论 (1)1.1课题研究的背景目的和意义 (1)1.2CCD简介及CCD技术的发展 (2)1.3国内外研究发展现状 (3)1.4课题的任务 (5)第2章 线阵CCD尺寸测量的应用方法概述 (6)2.1激光衍射测量法 (6)2.2投影成像测量法 (7)2.3透镜成像测量法 (7)2.4本系统使用的成像测量方法 (8)2.5本章小结 (8)第3章测量系统总体方案设计和信号处理方法 (10)3.1高分辩率CCD系统 (10)3.1.1线阵CCD器件的基本结构和工作原理 (10)3.1.2 TCD1501D的驱动时序发生器 (13)3.1.3光源的选择及分析......... ................. .. (17)3.2基于单片机的数据采集、处理、发送系统 (18)3.2.1单片机工作电路 (18)3.2.2 数据放大电路 (20)3.2.3滤波电路 (21)3.2.4 二值化电路 (24)3.2.5 数据传送串口电路 (25)3.3CCD信号处理方法 (26)3.3.1CCD信号二值化研究 (26)3.3.2线阵CCD的输出信号特性 (26)3.3.3信号二值化处理方法 (26)3.4本章小结 (30)第4章 系统软件设计 (31)4.1系统与上位机通信 (31)4.1.1单片机串口的初始化 (31)4.1.2串口通信的上位机程序设计 (32)4.1.2.1MSComm 控件的常用属性 (33)4.1.2.2串口通讯的实现....... .. (33)4.2单片机系统程序设计 (33)4.3本章小结 (39)第5章 边缘测量实验及重构 (40)5.1实验系统电路连接 (40)5.2CCD驱动电路信号测试 (41)5.3系统测量实验 (43)5.3.1系统标定测量 (43)5.3.2截面轮廓测量及重构 (45)5.4系统误差分析 (49)5.5本章小结 (51)第6章 总结.................... .. (52)参考文献 (53)作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 (56)致 谢 (57)第1章 绪论1.1课题研究的意义和背景检测技术的发展，在一定程度上能标志着一个国家的科技水平。
随着科学技术的进步和对产品使用要求的提高，对产品的质量检测和识别系统提出了高速、高分辨率和高精度的要求，而且还要求在线非接触测量等。
而在这些检测和识别的工作中，大约有80%的工作需要采用视觉，传统的测量方式方法有游标卡尺、千分尺、螺旋测微器等，但是这类仪器即使精确度再高也不可避免的会由于人的视觉误差及测量方式的原因而产生误差，那么一种精确度足够高，又可以尽量避免人为误差的测量仪器的出现就是必要的了。
大量新型的光学传感器如CCD, CMOS等的出现带动了一类新的测量测试方法的诞生，大大缓解了这种需求矛盾。
CCD摄像机具有体积小、重量轻、功耗低、噪声小、可靠性高、无烧伤现象、不怕振动、光谱响应宽、输出线性好等一系列显著的优点。
用它构成的图像测量系统在一定测量范围内无须配置复杂的机械运动机构，减小了产生误差的来源。
就目有国内许多制造业对零件的尺寸检测而言，其检测工作还停留在单纯人工视觉或人工视觉与机械、光学仪器相结合方式对产品进行人工抽检的阶段。
由此产生如下问题:(1)由于劳动强度大，不能对每个零件的每个尺寸进行检测，企业的生产和质量控制要求难以兼顾。
既便是在线检测，也会严重限制生产线的运行速度，同时精度也难以保证。
(2)由于人工检测，检测的数据容易受到人的身体状况、掌握的技术技能等影响，误差大，精度不高，无法与生产线的自动生产配合起来。
