基于面阵CCD与CPLD实现的图像采集系统及其在非接触测量领域中的应用

论文题目: 基于面阵CCD与CPLD实现的图像采集系统及其在非接触测量领域中的应用

论文类型: 硕士论文

论文专业: 精密仪器及机械

作者: 孙骏

导师: 王澄非

关键词: 视频信号,图像采集,实时,光带条纹,精度,分辨率,像素,灰度,宽度,应变

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着半导体技术的不断提高,各类光学传感器不断推陈出新,光学系统在工程测量领域得到了广泛的应用。然而,目前在各类光学仪器仪表中,能够应用于工程实时测量的小型化光学仪器仪表仍然很少。因此,研究开发出一套能够实时测量的便于工程应用的小型化仪器仪表具有十分重要的现实意义。本文从实际应用出发,研制开发出图像采集系统。整个图像采集系统既可用单片机对图像进行实时的计算和显示,也可以用PC机对采集的图像用各种算法进行分析计算,可以作为小型化便携式仪器仪表广泛用于工程测量当中。由于该系统利用CCD光学成像原理对物体进行测量,系统具备光学测量漂移小、重复性好、滞后小的特点,所以系统的测试精度比较高,特别适合对桥面、隧道、建筑物等固定场所的长期监测。另一方面,由于可以通过采用高分辨力的CCD与高倍率镜头改变CCD镜头的放大倍数的方法提高图像分辨率,所以该图像采集系统既可应用于远距离监测,又可以应用于显微镜底下微小物的测量,应用前景十分广阔。本文主要涉及两方面的内容,首先详细介绍了一种新型图像采集系统的研制开发过程,其中包括视频信号的构成、视频图像信号的采集、视频图像的数据传输和显示等,对图像采集和传输的软件和硬件的设计、PC机和单片机测量的精度和使用的算法进行了详尽的叙述,对该系统的图像分辨率问题也进行了深入的研究。然后详细介绍了系统在非接触测量领域的应用,例如对黑白条纹宽度的测量、光带中心位置的测量、材料应变的测量、位移的测量等。最后本文对该系统的特点进行了全面的总结,对该系统在实际工程应用中遇到的问题进行了有益的探讨和补充说明。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究的应用背景及其意义

1.2 本文的主要研究内容

第二章 视频图像信号的采集

2.1 视频信号介绍

2.2 采集方案的论证

2.3 硬件系统器件简介及选型

2.3.1 图像传感器

2.3.1.1 图像传感器的原理

2.3.1.2 CCD 的主要参数

2.3.1.3 CCD 的器件选择

2.3.2 CPLD

2.4 系统工作原理

2.5 系统的工作时序仿真

2.6 外围电路说明

2.6.1 视频放大与分离部分

2.6.2 模拟数字转换部分

2.6.3 RAM 读写控制部分

第三章 视频图像的数据传输和显示

3.1 引言

3.2 图像传输接口

3.3 图像传输和图像数据分析界面

3.4 图像数据传输和显示核心源代码及注释

第四章 图像采集系统在非接触测量领域的应用

4.1 图像采集系统测量黑白条纹的宽度

4.1.1 上位机（PC 机）对条纹宽度的计算

4.1.1.1 算法的分析比较

4.1.1.2 平滑微分算法对条纹宽度的计算

4.1.2 下位机（单片机）对条纹宽度的实时测量

4.1.2.1 引言

4.1.2.2 实时测量原理

4.1.2.3 单片机实现实时测量源代码及注释

4.2 单片机对条纹宽度的实时测量精度

4.3 单片机对条纹宽度的实时测量在测量材料应变中的应用

4.4 图像采集系统实现的位移实时监测系统

4.4.1 图像采集系统实现的位移实时监测系统的测量原理

4.4.2 位移实时监测系统在地铁隧道沉降位移观测的应用

4.5 其他典型应用

4.5.1 在应变测量中的应用

4.5.2 在塑性应变测量中的应用

4.5.3 在表面裂纹宽度测量中的应用

4.5.4 在高温条件下的测量

第五章 图像采集系统的总结与展望

致谢

参考文献

作者在校期间发表的论文清单

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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