專利名稱：線陣ccd相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法
技術領域：
本發明屬于一種測速技術，具體是一種線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運 動速度自適應調整方法。
背景技術：
非接觸速度測量有著廣泛的應用，例如高速運動的紡織物、印刷品的速度測 量，巻煙機高速紙帶的測量，高速流體的流速測量，軋鋼廠高溫鋼板的速度測量， 玻璃廠高溫平板玻璃速度測量，汽車與地面相對速度測量，電機轉速測量，傳送 帶、傳動帶的速度、打滑測量等等。
傳統的激光多普勒測速技術測量精度高、測量速度快、但是對物體表面有很 高的要求，無法適應大多數材質的測量，而且價格高昂，因而只在光纖余長測量， 流場測量等少數領域中得到了應用。
超聲多普勒、聲場等超聲測速技術測量速度慢，測量精度低，在低速、低精 度測量場合得到了廣泛的應用，然而無法滿足高速高精度的測量要求。
隨著我國工業技術水平的發展，越來越多的行業對速度和長度的測量或計量 都提出了很高的要求。傳統的非接觸測量技術存大量的盲區，己無法滿足我國工 業發展的需求。
隨著硬件技術的進步，利用線陣CCD技術進行高速高精度的在線非接觸速 度測量逐步成為現實，由于線陣CCD測速采用圖像測量方法實現，與傳統的相 機測量技術相似，因此只要能夠拍攝就能夠測量，CCD測速可以不受被測物體 的材質，表面形狀，表面污染的影響，配合適當的光學鏡頭還可以實現穿透水霧、 油霧、灰塵進行測量。而且線陣CCD拍攝速度快，高速線陣CCD相機每秒能 夠拍攝10萬次以上，甚至可以測量子彈的速度。而價格低廉的普通線陣CCD 相機也可以達到每秒1萬次的拍攝速度，能夠以接近超聲多普勒測速系統的成 本，實現接近激光多普勒測速的精度和速度，這使得CCD測速技術與其他非接 觸測量設備相比具有明顯的優勢。但是線陣CCD相機在測速時，經常會發生在不同的應用中物體運動速度差 別非常大，這時線陣CCD如果不能同步調整拍攝時間間隔，會影響到測速精度。

發明內容
本發明的目的是提供一種線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適 應調整方法，在線陣CCD相機在測速過程中，自動調整拍攝間隔時間使CCD測量 周期與物體運動速度保持一定的比例，同時使得拍攝間隔時間與物體運動速度匹 配，減少圖像比對的計算工作量。
本發明的技術方案如下
線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征在于
(1) 、在快速移動的物體上方，在物體的運動方向上，設置線陣CCD測速相 機，與前、后兩個點光源，前、后兩個點光源照射在物體表面產生前、后光點； 線陣CCD測速相機在某時刻拍攝物體表面的圖像，該圖像包含前、后光點圖像， 前、后光點圖像中分別包含對應于前、后光點位置的第一處物體表面信息與第二 處物體表面信息；
(2) 、根據二個點光源在物體表面產生的前、后光點之間的距離，與物體運 行的大致速度，計算出物體的第一處物體表面從前光點運行到達后光點位置所需 要的大致的時間AT，按照此時間AT為間隔拍攝時間的參考依據，線陣CCD測 速相機間隔拍攝物體運行圖像，并從后次所拍攝的后光點圖像中，提取該后光點 圖像中包含的物體表面信息，并與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息 進行對比，判斷其相似度，如果相似度達到預先設定的閾值，則兩幅圖像匹配， 則表示第一處物體表面從前光點位置運行到了后光點位置，表示CCD相機拍攝 線與物體的運動方向一致；如果相似度不能達到預先設定的閾值，則兩幅圖像不 匹配，則調整拍攝間隔時間，重復拍攝過程，或者調整線陣CCD測速相機的拍 攝線角度，直到獲得的兩幅圖像匹配，則相機拍攝線調整完成；
(3) 、以兩幅圖像匹配的拍攝時間差反推計算出物體運行的速度，并以此時 間差作為間隔拍攝的參考依據，在此時間差上、下浮動一定幅度，作為線陣CCD
測速相機的拍攝間隔時間，使得拍攝時間間隔與物體運動速度相匹配。
所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征 在于所述的拍攝時間間隔為第一副圖像拍攝起始時間到第二副圖像拍攝起始時間之間的時間間隔。
所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征 在于所述的閾值是指后次拍攝的后光點圖像中包含的全部或某一局部的物體 表面信息，與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息的相似程度。
所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征 在于所述的閾值是指后次拍攝的后光點圖像中包含的全部或某一局部的物體 表面信息，與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息的相似程度達到70% 以上。
所述的基于線陣CCD相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊方法，其特征在
于所述的在物體的運動方向上，設置線陣CCD相機是指設置線陣CCD相機的拍攝 線方向與物體的運動方向一致。 本發明的優點-
CCD測速相機能夠根據被測物體的速度自動調整拍攝間隔，其用途在于對 于運動速度太慢的物體，如果相機拍攝兩幅圖像的時間間隔太短則兩幅圖像可能 完全一樣，相當于在拍攝兩幅圖像的時間內物體運動幾乎可以忽略不計，因此導 致測速系統失效，如果這時增長拍攝間隔時間，使得物體在兩幅圖像上的像具有 明顯的位移，則可以良好的測量物體運動。
另外對于運動速度太快的物體，如果相機拍攝兩幅圖像的時間間隔太長則兩 幅圖像可能無法拍攝到同一個物體，相當于在拍攝兩幅圖像的時間內物體已經運 動出了拍攝范圍，因此導致測速系統失效，如果這時減少拍攝間隔時間，使得物 體在兩幅圖像上的像具有明顯的位移，又沒有超出拍攝范圍，則可以良好的測量 物體運動。
這樣設計的測速相機系統對不同運動速度的被測物體可以具有良好的適應 性，大大降低了測速相機系統在不同應用中的調制難度，使此類系統具有易用性 和通用性。


圖1為本發明測量裝置安裝結構示意圖。 圖2為物體運動后第一處物體表面與第二處物體表面狀態圖。
具體實施例方式
6線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征在于
(1) 、在快速移動的物體(布匹)l上方，在物體的運動方向上，設置線陣 CCD測速相機，與前、后兩個點光源2、 3，前、后兩個點光源2、 3照射在物體 表面產生前、后光點4、 5;線陣CCD測速相機在某時刻拍攝物體表面的圖像， 該圖像包含前、后光點圖像，前、后光點圖像中分別包含對應于前、后光點位置 的第一處物體6表面信息與第二處物體7表面信息；
(2) 、根據二個點光源在物體表面產生的前、后光點之間的距離，與物體運
行的大致速度，計算出物體的第一處物體表面從前光點運行到達后光點位置所需 要的大致的時間AT，按照此時間AT為間隔拍攝時間的參考依據，線陣CCD測
速相機間隔拍攝物體運行圖像，并從所拍攝的后光點圖像中，提取該后光點圖像 中包含的某一局部物體表面信息，并與前光點圖像中第一處物體表面信息進行對 比，判斷其相似度，如果相似度達到預先設定的閾值——相似度達到70%，則兩 幅圖像匹配，則表示第一處物體表面從前光點位置運行到了后光點位置，表示 CCD相機拍攝線與物體的運動方向一致；如果相似度不能達到預先設定的閾值， 則兩幅圖像不匹配，則調整拍攝間隔時間，重復拍攝過程，或者調整線陣CCD 測速相機的拍攝線角度，直到獲得的兩幅圖像匹配，則相機拍攝線調整完成；
(3) 、以兩幅圖像匹配的拍攝時間差反推計算出物體運行的速度，并以此時 間差作為間隔拍攝的參考依據，在此時間差上、下浮動一定幅度，作為線陣CCD 測速相機的拍攝間隔時間，使得拍攝時間間隔與物體運動速度相匹配。
權利要求
1、線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征在于(1)、在快速移動的物體上方，在物體的運動方向上，設置線陣CCD測速相機，與前、后兩個點光源，前、后兩個點光源照射在物體表面產生前、后光點；線陣CCD測速相機在某時刻拍攝物體表面的圖像，該圖像包含前、后光點圖像，前、后光點圖像中分別包含對應于前、后光點位置的第一處物體表面信息與第二處物體表面信息；(2)、根據二個點光源在物體表面產生的前、后光點之間的距離，與物體運行的大致速度，計算出物體的第一處物體表面從前光點運行到達后光點位置所需要的大致的時間ΔT，按照此時間ΔT為間隔拍攝時間的參考依據，線陣CCD測速相機間隔拍攝物體運行圖像，并從后次所拍攝的后光點圖像中，提取該后光點圖像中包含的物體表面信息，并與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息進行對比，判斷其相似度，如果相似度達到預先設定的閾值，則兩幅圖像匹配，則表示第一處物體表面從前光點位置運行到了后光點位置，表示CCD相機拍攝線與物體的運動方向一致；如果相似度不能達到預先設定的閾值，則兩幅圖像不匹配，則調整拍攝間隔時間，重復拍攝過程，或者調整線陣CCD測速相機的拍攝線角度，直到獲得的兩幅圖像匹配，則相機拍攝線調整完成；(3)、以兩幅圖像匹配的拍攝時間差反推計算出物體運行的速度，并以此時間差作為間隔拍攝的參考依據，在此時間差上、下浮動一定幅度，作為線陣CCD測速相機的拍攝間隔時間，使得拍攝時間間隔與物體運動速度相匹配。
2、 根據權利要求1所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調 整方法，其特征在于所述的拍攝時間間隔為第一副圖像拍攝起始時間到第二副 圖像拍攝起始時間之間的時間間隔。
3、 根據權利要求1所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征在于所述的閾值是指后次拍攝的后光點圖像中包含的全部或某一局部的物體表面信息，與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息的相 似程度。
4、 根據權利要求3所述的線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，其特征在于所述的閾值是指后次拍攝的后光點圖像中包含的全部或某一局部的物體表面信息，與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息的相 似程度達到70%以上。
5、根據權利要求1所述的基于線陣CCD相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊 方法，其特征在于所述的在物體的運動方向上，設置線陣CCD相機是指設置線陣 CCD相機的拍攝線方向與物體的運動方向一致。
全文摘要
本發明公開了一種線陣CCD相機測速拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整方法，在快速移動的物體上方，在物體的運動方向上，設置線陣CCD相機，與前、后兩個激光點光源，前、后兩個點光源照射在物體表面產生前、后光點；本發明通過不斷拍攝運動物體表面位于拍攝線上某一處的圖像，并在物體運行一段距離后，再拍攝圖像，尋找物體表面某一處圖像是否出現之后拍攝的圖像中，如果出現在后面拍攝的圖像中，則表示物體運動方向與拍攝線一致，物體運動方向和以前一樣，沒有出現偏差，以兩幅圖像匹配的拍攝時間差反推計算出物體運行的速度，并以此時間差作為間隔拍攝的參考依據，在此時間差上、下浮動一定幅度，作為線陣CCD測速相機的拍攝間隔時間，使得拍攝時間間隔與物體運動速度相匹配，實現拍攝間隔隨物體運動速度自適應調整。
文檔編號G03B15/16GK101592671SQ20081012252
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者徐道際, 查世紅, 王世勇, 趙吉文, 巍 路 申請人:安徽宏實光機電高科有限公司