[发明专利]基于匀速动点目标的图像传感器像素间距测量方法与装置

说明书

技术领域

基于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的计量设备领域中用于计量长度、宽度或厚度的领域，尤其涉及一种利用匀速直线运动点光源为目标，在频域利用匀速动像调制传递函数测量图像传感器像素间距的测量方法与装置。

背景技术

图像传感器像素间距是精密测量领域非常重要的一项技术指标。例如，将一个尺寸大小已知的目标通过光学系统成像，根据目标像所占图像传感器像素数，以及像素间距，即可知道目标像的大小，最后通过目标像的尺寸与目标尺寸做商，就可以标定该光学系统的横向放大率；另外，对一幅图像进行频谱分析，只有知道像素间距，才可能准确获得该图像的频谱。

然而，很多图像传感器的产品说明书，只给出了图像传感器的像元尺寸，而没有给出像素间距，如陕西维视图像的MV-1300UM型工业数字相机，产品说明书只给了像元的尺寸是5.2μm×5.2μm；又如武汉高德的IR113型非制冷焦平面机芯，它的像元尺寸是25μm×25μm，虽然同时给出填充因子＞80％，但是仍然无法根据一个不确定的填充因子数值来得到像素间距。如果我们利用上述图像传感器去标定光学系统的横向放大率或获得某图像的频谱，像素间距必定成为技术瓶颈。所以，测量图像传感器的像素间距显得十分重要。

一、图像传感器像素间距测量方法背景技术

对于图像传感器像素间距的测量方法，首先想到的就是在理论上，可以利用一个投影到图像传感器表面且长度可知的线状图像，除以该线状图像所覆盖的像素个数，得到像素间距。在理想状态下，这种方法具有以下两个特点：

1)将线光源完全覆盖到的像素，其灰度值作为基准灰度值。

2)对于线光源不能完全覆盖到的边缘像素，根据其灰度值与基准灰度值的比值，来判断所能覆盖部分的比例大小。

然而这种方法却有着不可避免的干扰因素，严重影响测量结果的准确性。

1)如果完全覆盖到的像素饱和，则灰度值将保持255不变，不能完全覆盖到的边缘像素与完全覆盖的像素之间的灰度值将不再具有比例关系，线光源所覆盖边缘像素的比例判断就会出现错误。

2)对线光源成像的过程中，一定会有背景光、随机噪声以及图像传感器暗电流的影响，受这些干扰因素的影响，会使得线光源完全覆盖到的像素，灰度值也都不相同，这样就会对基准灰度值的判断带来困难。

虽然这些缺点在理论上可以增大线光源的长度，通过用更多的像素来均摊误差得到弥补，但是增大线光源的长度也会带来新的问题：

1)对于畸变大的光学镜头，增大线光源的长度，可能会使线光源像在长度上发生严重形变，这种情况下，不仅不能均摊误差，而且反而会使像素个数的判断误差更大。

2)光学系统调试过程中，会使图像传感器对不同视场下相同强度的目标具有不同的响应。这样又增加了基准灰度值的判断。

正是由于这种方法具有上述一系列的问题，因此在实际操作过程中，这种方法很少被采用，取而代之的是另一系列的方法。