[发明专利]一种线阵CCD图像扫描方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线阵CCD图像扫描方法，属于CCD成像技术领域。 

背景技术

线阵CCD因其结构简单，成本较低而得到广泛应用。线阵CCD的单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域。 

现有技术中，实现扫描图像质量最佳的线阵CCD图像扫描控制技术分为两类：有基于外同步控制方法和内同步控制方法。基于外同步控制方法主要是通过实时调节控制信号的光积分时间来达到与外部事件同步，同时控制曝光时间使或获取到的图像清晰，其一般实现途径是通过FPGA或ARM等硬件实现线阵相机的外部同步控制，根据进给平台的运动速度实时调整线阵相机的采样频率，保证相机的线速度与被测物体的线速度一致。CN200620125875公开了一种外同步线阵ＣＣＤ驱动控制装置，包括高速单片机，高速单片机与接外部测速单元的通讯接口芯片连接，高速单片机经电平转换芯片与ＣＣＤ芯片连接，ＣＣＤ芯片与向外部处理系统输出像素点电压的高速运放连接，高速单片机与向外部处理系统输出像素点同步信号和行同步信号的电平转换芯片连接。基于内同步的控制方法主要是根据相机的设置的固定频率，镜头焦距，线阵CCD的像素尺寸以及镜头的放大倍率等参数计算被测物体理论上应该运动的距离和速度，从而实现电机转速和拍摄频率之间的同步，从而保证图像稳定、清晰、不变形及不失真。 

现有技术存在的问题与缺点如下： 

基于外同步事件的控制方法是通过硬件实现的，成本较高，通用性较差，例如针对不同的厂商生产的线阵CCD和不同的数据传输协议，必须设计专用的硬件及其控制方法，此外，外界系统的干扰对其控制效果影响较大。

基于内部事件的控制方法由于缺少运动规划，只考虑了理想状态下线阵CCD的线速度与被测物体线速度之间的匹配关系，忽略了电机在不同控制模式下(S型曲线控制模式、T型曲线控制模式等)的加、减速过程，从而导致了相机在开始拍摄阶段和停止拍摄前的照片发生拉伸或压缩变形甚至是照片模糊等现象，增加了所获取照片在后续图像处理过程中的难度和图像配准的难度以及缺陷识别算法的难度，降低了系统的检测效率。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种线阵CCD图像扫描方法，包括：步骤1：对线阵CCD成像系统的扫描方向和非扫描方向进行运动规划与扫描路径规划；步骤2：对线阵CCD成像系统的扫描与控制指令进行编码。 

进一步，所述步骤1进一步包括：步骤11：根据运动控制器的控制模式将待测物体的运动开始或完成过程划分为加速运动阶段S1、匀速运动阶段S和减速运动阶段S3三个部分；步骤12：根据线阵CCD成像系统的有效视野范围(FOV)计算非扫描方向上图像重合度的大小，并根据运动平台的定位精度进行间隙补偿；步骤13：根据图像处理精度、和/或机械运动平台误差确定扫描路径规划方式；步骤14：运动规划位置求解。 

一个可选的实施方式中，所述匀速运动阶段S包括线阵CCD扫描开始预留阶段D1和正常扫描阶段S2以及扫描完成前缓冲阶段D2。 

更进一步，所述步骤13中，若机械运动控制平台具有间隙误差，则使用单向扫描方式；若机械运动控制平台不存在间隙误差，则采用双向扫描的路径规划方式。