[发明专利]利用线光源的图像传感器像素间距测量方法与装置

摘要

利用线光源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；本方法是以线光源为目标得到线状图像，在频域中寻找像素间距的取值范围，并根据与像素间距相关的实际调制传递函数曲线与理论调制传递函数曲线在最小二乘条件下重合度最好，利用搜索算法计算得到像素间距；本装置在该装置光轴方向与图像传感器行或列方向所确定的平面内，线光源呈弯曲状，且所述的线光源上任意位置都准焦成像到图像传感器表面；采用本发明测量图像传感器像素间距，有利于减小单次测量结果之间的误差，进而提高测量结果重复性。

主权项

1.利用线光源的图像传感器像素间距测量方法，其特征在于所述方法步骤如下：a.在物方放置长度为h的线光源，方向与图像传感器行或列方向平行，计算线光源经过横向放大率为β的光学系统后，线光源像在图像传感器表面的理论运动位移为：d＝h·β；b.根据第a步得到的理论运动位移d和线光源像频谱模型MTF(f)＝|sin c(πfd)|，得到线光源像频谱的截止频率为：f＝1/d；c.图像传感器对线光源成像，作为初始点扩展函数图像，并将线光源像所在行或列的整行或整列信息提取出来，作为初始线扩展函数图像，该初始线扩展函数图像具有n个元素；d.移除线光源并保持图像传感器曝光时间不变，图像传感器对背景成像，得到干扰图像，并将干扰图像中灰度值的最大值作为阈值；e.第c步得到的初始线扩展函数图像，将灰度值小于第d步所得阈值的像素的灰度值修正为0，得到修正线扩展函数图像，该修正线扩展函数图像具有同第c步得到的初始线扩展函数图像相同的元素个数n；f.对第e步得到的修正线扩展函数图像按间距为1进行离散傅里叶变换并取模，得到初始调制传递函数图像，该初始调制传递函数图像具有同第c步得到的初始线扩展函数图像相同的元素个数n，即n个离散频谱分量，按照空间频率从小到大的顺序分别为M₀、M₁、M₂、...、M_n-1，在该顺序下，初始调制传递函数值第一次达到极小值所对应的调制传递函数值为M_i，其下脚标序号为i；g.根据第b步得到的截止频率值f与第f步得到的调制传递函数值为M_i-1和M_i+1所对应的空间频率频率值分别相等，即：f＝(i-1)/(nl_min)和f＝(i+1)/(nl_max)，得到图像传感器的像素间距取值范围为：l_min＝(i-1)/(nf)＝(i-1)d/n＝(i-1)hβ/n和l_max＝(i+1)/(nf)＝(i+1)d/n＝(i+1)hβ/n；h.根据第g步得到的像素间距取值范围，将像素间距平均分成N份，分别为l₁、l₂、...、l_N，其中，l₁＝l_min、l_N＝l_max；i.在第f步得到的n个调制传递函数值中选取K个作为比对数据，这K个调制传递函数值分别是M_K1、M_K2、...、M_KK，将第h步得到的N个像素间距分别代入到以下公式：该公式所得到的N个值中，最小值所对应的像素间距l即为所求。