專利名稱：基于線陣ccd相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種測速技術，具體是一種基于線陣CCD相關測速的拍攝線與物 體運動方向對齊方法。
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(tǒng)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(yè)技術水平的發(fā)展，越來越多的行業(yè)對速度和長度的測量或計量 都提出了很高的要求。傳統(tǒng)的非接觸測量技術存大量的盲區(qū)，已無法滿足我國工 業(yè)發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(yōu)勢。
但在線陣CCD用于布匹等測速時，經常發(fā)生布匹偏離運動方向，導致CCD測速不準確，目前尚沒有解決辦法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種基于線陣CCD相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊方法， 通過檢測線陣CCD相機的拍攝線與被測物體的運動方向是否一致，并且根據測 量結果，調整線陣CCD相機的安裝角度，隨時調整使線陣CCD相機的拍攝線與 物體的運動方向一致，大大提高了線陣CCD相機的測速精度。
本發(fā)明的技術方案如下
一種基于線陣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
(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。
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 于所述的如果多次重復拍攝過程，仍然都無法獲得兩幅圖像匹配，則擇下列方式 之一處理其一是第一處物體表面從前光點位置運行超過了后光點位置，則重復 重復(1)、 (2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)；其二是線陣CCD相機拍 攝線與物體運動方向不一致，則將線陣CCD相機旋轉一個微小角度，重復(1)、
5(2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)，則完成CCD相機拍攝線的對齊。
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 于所述的提取該后光點圖像中包含的物體表面信息是指提取后光點圖像中的部 分信息，與前光點圖像中第一處物體表面信息進行對比，是指與前光點圖像中第 一處物體表面信息是否包含所述的部分信息。
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。
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 于所述的間隔拍攝時間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 于激光器發(fā)出的光經過光纖耦合后，光纖出光口成為所述的點光源。
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 于所述的物體是指布匹或其它可巻繞的物體。
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。
和已有技術相比，本發(fā)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，反之，則表示物體運動方 向發(fā)生的偏差，這時就需要轉動線陣CCD相機一個小角度，使得拍攝線與物體 運動方向保持一致，保持相機測量物體運動速度的準確性，大大提高了線陣CCD 相機的測速精度。經過實際驗證，線陣CCD相機測速能達到以下技術指標
線陣CCD相機掃描速度最高40K， 2048像素；
測量鏡頭1: 1;
測量光源白光+激光；
測量分辨率14um;
測量速度0. 5ms每次；
測量速度范圍0-3000m/min;
測量精度0.05%。
與其他非接觸測速傳感器系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有測量精度高，安裝標定方便， 物體表面的油污、污漬等污染對測量無影響，能夠穿透水霧，灰塵進行測量， 測量速度快，可以進行絕對值編碼方式測量，不僅可以測量固體運動而且可以測 量流體運動，價格低廉。


圖1為本發(fā)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(tài)圖。
具體實施例方式
一種基于線陣CCD相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊方法，包括以下內
容
(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6從前光點4運行到達后光點5 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5圖像中包含的某一局部物體表面信息，并與前次拍攝的前光點圖像中第一處物體表面信息6進行對比，判斷其相似度，如果相似度達到90%，則兩幅圖像 匹配，則表示第一處物體表面6從前光點4位置運行到了后光點5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 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)、如果多次重復拍攝過程，仍然都無法獲得兩幅圖像匹配，則擇下列方 式之一處理:其一是第一處物體表面6從前光點4位置運行超過了后光點5位置， 則重復重復(1)、 (2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)；其二是線陣CCD 相機拍攝線與物體運動方向不一致，則將線陣CCD相機旋轉一個微小角度，重復 (1)、 (2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)，則完成CCD相機拍攝線的對 齊。
權利要求
1、一種基于線陣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(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。
2、 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，其特征在于所述的如果多次重復拍攝過程，仍然都無法獲得兩幅圖像匹配， 則擇下列方式之一處理其一是第一處物體表面從前光點位置運行超過了后光點 位置，則重復重復(1)、 (2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)；其二是線陣 CCD相機拍攝線與物體運動方向不一致，則將線陣CCD相機旋轉一個微小角度， 重復(1)、 (2)過程，直到獲得兩幅圖像匹配的狀態(tài)，則完成CCD相機拍攝線 的對齊。
3、 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，其特征在于所述的提取該后光點圖像中包含的物體表面信息是指提取后光 點圖像中的部分信息，與前光點圖像中第一處物體表面信息進行對比，是指與前 光點圖像中第一處物體表面信息是否包含所述的部分信息。
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。
6、 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，其特征在于所述的間隔拍攝時間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。
7、 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，其特征在于激光器發(fā)出的光經過光纖耦合后，光纖出光口成為所述的點光 源。
8、 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，其特征在于所述的物體是指布匹或其它可巻繞的物體。
9、 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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于線陣CCD相機測速的拍攝線與物體運動方向對齊方法，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(fā)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，反之，則表示物體運動方向發(fā)生的偏差，這時就需要轉動線陣CCD相機一個小角度，使得拍攝線與物體運動方向保持一致，保持相機測量物體運動速度的準確性，大大提高了線陣CCD相機的測速精度。
文檔編號G01P3/68GK101592672SQ200810122528
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)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