专利名称：线阵ccd相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法
技术领域：
本发明属于一种测速技术，具体是一种线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运 动速度自适应调整方法。
背景技术：
非接触速度测量有着广泛的应用，例如高速运动的纺织物、印刷品的速度测 量，巻烟机高速纸带的测量，高速流体的流速测量，轧钢厂高温钢板的速度测量， 玻璃厂高温平板玻璃速度测量，汽车与地面相对速度测量，电机转速测量，传送 带、传动带的速度、打滑测量等等。
传统的激光多普勒测速技术测量精度高、测量速度快、但是对物体表面有很 高的要求，无法适应大多数材质的测量，而且价格高昂，因而只在光纤余长测量， 流场测量等少数领域中得到了应用。
超声多普勒、声场等超声测速技术测量速度慢，测量精度低，在低速、低精 度测量场合得到了广泛的应用，然而无法满足高速高精度的测量要求。
随着我国工业技术水平的发展，越来越多的行业对速度和长度的测量或计量 都提出了很高的要求。传统的非接触测量技术存大量的盲区，己无法满足我国工 业发展的需求。
随着硬件技术的进步，利用线阵CCD技术进行高速高精度的在线非接触速 度测量逐步成为现实，由于线阵CCD测速采用图像测量方法实现，与传统的相 机测量技术相似，因此只要能够拍摄就能够测量，CCD测速可以不受被测物体 的材质，表面形状，表面污染的影响，配合适当的光学镜头还可以实现穿透水雾、 油雾、灰尘进行测量。而且线阵CCD拍摄速度快，高速线阵CCD相机每秒能 够拍摄10万次以上，甚至可以测量子弹的速度。而价格低廉的普通线阵CCD 相机也可以达到每秒1万次的拍摄速度，能够以接近超声多普勒测速系统的成 本，实现接近激光多普勒测速的精度和速度，这使得CCD测速技术与其他非接 触测量设备相比具有明显的优势。但是线阵CCD相机在测速时，经常会发生在不同的应用中物体运动速度差 别非常大，这时线阵CCD如果不能同步调整拍摄时间间隔，会影响到测速精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适 应调整方法，在线阵CCD相机在测速过程中，自动调整拍摄间隔时间使CCD测量 周期与物体运动速度保持一定的比例，同时使得拍摄间隔时间与物体运动速度匹 配，减少图像比对的计算工作量。
本发明的技术方案如下
线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征在于
(1) 、在快速移动的物体上方，在物体的运动方向上，设置线阵CCD测速相 机，与前、后两个点光源，前、后两个点光源照射在物体表面产生前、后光点； 线阵CCD测速相机在某时刻拍摄物体表面的图像，该图像包含前、后光点图像， 前、后光点图像中分别包含对应于前、后光点位置的第一处物体表面信息与第二 处物体表面信息；
(2) 、根据二个点光源在物体表面产生的前、后光点之间的距离，与物体运 行的大致速度，计算出物体的第一处物体表面从前光点运行到达后光点位置所需 要的大致的时间AT，按照此时间AT为间隔拍摄时间的参考依据，线阵CCD测 速相机间隔拍摄物体运行图像，并从后次所拍摄的后光点图像中，提取该后光点 图像中包含的物体表面信息，并与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息 进行对比，判断其相似度，如果相似度达到预先设定的阈值，则两幅图像匹配， 则表示第一处物体表面从前光点位置运行到了后光点位置，表示CCD相机拍摄 线与物体的运动方向一致；如果相似度不能达到预先设定的阈值，则两幅图像不 匹配，则调整拍摄间隔时间，重复拍摄过程，或者调整线阵CCD测速相机的拍 摄线角度，直到获得的两幅图像匹配，则相机拍摄线调整完成；
(3) 、以两幅图像匹配的拍摄时间差反推计算出物体运行的速度，并以此时 间差作为间隔拍摄的参考依据，在此时间差上、下浮动一定幅度，作为线阵CCD
测速相机的拍摄间隔时间，使得拍摄时间间隔与物体运动速度相匹配。
所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征 在于所述的拍摄时间间隔为第一副图像拍摄起始时间到第二副图像拍摄起始时间之间的时间间隔。
所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征 在于所述的阈值是指后次拍摄的后光点图像中包含的全部或某一局部的物体 表面信息，与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息的相似程度。
所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征 在于所述的阈值是指后次拍摄的后光点图像中包含的全部或某一局部的物体 表面信息，与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息的相似程度达到70% 以上。
所述的基于线阵CCD相机测速的拍摄线与物体运动方向对齐方法，其特征在
于所述的在物体的运动方向上，设置线阵CCD相机是指设置线阵CCD相机的拍摄 线方向与物体的运动方向一致。 本发明的优点-
CCD测速相机能够根据被测物体的速度自动调整拍摄间隔，其用途在于对 于运动速度太慢的物体，如果相机拍摄两幅图像的时间间隔太短则两幅图像可能 完全一样，相当于在拍摄两幅图像的时间内物体运动几乎可以忽略不计，因此导 致测速系统失效，如果这时增长拍摄间隔时间，使得物体在两幅图像上的像具有 明显的位移，则可以良好的测量物体运动。
另外对于运动速度太快的物体，如果相机拍摄两幅图像的时间间隔太长则两 幅图像可能无法拍摄到同一个物体，相当于在拍摄两幅图像的时间内物体已经运 动出了拍摄范围，因此导致测速系统失效，如果这时减少拍摄间隔时间，使得物 体在两幅图像上的像具有明显的位移，又没有超出拍摄范围，则可以良好的测量 物体运动。
这样设计的测速相机系统对不同运动速度的被测物体可以具有良好的适应 性，大大降低了测速相机系统在不同应用中的调制难度，使此类系统具有易用性 和通用性。
图1为本发明测量装置安装结构示意图。 图2为物体运动后第一处物体表面与第二处物体表面状态图。
具体实施例方式
6线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征在于
(1) 、在快速移动的物体(布匹)l上方，在物体的运动方向上，设置线阵 CCD测速相机，与前、后两个点光源2、 3，前、后两个点光源2、 3照射在物体 表面产生前、后光点4、 5;线阵CCD测速相机在某时刻拍摄物体表面的图像， 该图像包含前、后光点图像，前、后光点图像中分别包含对应于前、后光点位置 的第一处物体6表面信息与第二处物体7表面信息；
(2) 、根据二个点光源在物体表面产生的前、后光点之间的距离，与物体运
行的大致速度，计算出物体的第一处物体表面从前光点运行到达后光点位置所需 要的大致的时间AT，按照此时间AT为间隔拍摄时间的参考依据，线阵CCD测
速相机间隔拍摄物体运行图像，并从所拍摄的后光点图像中，提取该后光点图像 中包含的某一局部物体表面信息，并与前光点图像中第一处物体表面信息进行对 比，判断其相似度，如果相似度达到预先设定的阈值——相似度达到70%，则两 幅图像匹配，则表示第一处物体表面从前光点位置运行到了后光点位置，表示 CCD相机拍摄线与物体的运动方向一致；如果相似度不能达到预先设定的阈值， 则两幅图像不匹配，则调整拍摄间隔时间，重复拍摄过程，或者调整线阵CCD 测速相机的拍摄线角度，直到获得的两幅图像匹配，则相机拍摄线调整完成；
(3) 、以两幅图像匹配的拍摄时间差反推计算出物体运行的速度，并以此时 间差作为间隔拍摄的参考依据，在此时间差上、下浮动一定幅度，作为线阵CCD 测速相机的拍摄间隔时间，使得拍摄时间间隔与物体运动速度相匹配。
权利要求
1、线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征在于(1)、在快速移动的物体上方，在物体的运动方向上，设置线阵CCD测速相机，与前、后两个点光源，前、后两个点光源照射在物体表面产生前、后光点；线阵CCD测速相机在某时刻拍摄物体表面的图像，该图像包含前、后光点图像，前、后光点图像中分别包含对应于前、后光点位置的第一处物体表面信息与第二处物体表面信息；(2)、根据二个点光源在物体表面产生的前、后光点之间的距离，与物体运行的大致速度，计算出物体的第一处物体表面从前光点运行到达后光点位置所需要的大致的时间ΔT，按照此时间ΔT为间隔拍摄时间的参考依据，线阵CCD测速相机间隔拍摄物体运行图像，并从后次所拍摄的后光点图像中，提取该后光点图像中包含的物体表面信息，并与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息进行对比，判断其相似度，如果相似度达到预先设定的阈值，则两幅图像匹配，则表示第一处物体表面从前光点位置运行到了后光点位置，表示CCD相机拍摄线与物体的运动方向一致；如果相似度不能达到预先设定的阈值，则两幅图像不匹配，则调整拍摄间隔时间，重复拍摄过程，或者调整线阵CCD测速相机的拍摄线角度，直到获得的两幅图像匹配，则相机拍摄线调整完成；(3)、以两幅图像匹配的拍摄时间差反推计算出物体运行的速度，并以此时间差作为间隔拍摄的参考依据，在此时间差上、下浮动一定幅度，作为线阵CCD测速相机的拍摄间隔时间，使得拍摄时间间隔与物体运动速度相匹配。
2、 根据权利要求1所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调 整方法，其特征在于所述的拍摄时间间隔为第一副图像拍摄起始时间到第二副 图像拍摄起始时间之间的时间间隔。
3、 根据权利要求1所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征在于所述的阈值是指后次拍摄的后光点图像中包含的全部或某一局部的物体表面信息，与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息的相 似程度。
4、 根据权利要求3所述的线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，其特征在于所述的阈值是指后次拍摄的后光点图像中包含的全部或某一局部的物体表面信息，与前次拍摄的前光点图像中第一处物体表面信息的相 似程度达到70%以上。
5、根据权利要求1所述的基于线阵CCD相机测速的拍摄线与物体运动方向对齐 方法，其特征在于所述的在物体的运动方向上，设置线阵CCD相机是指设置线阵 CCD相机的拍摄线方向与物体的运动方向一致。
全文摘要
本发明公开了一种线阵CCD相机测速拍摄间隔随物体运动速度自适应调整方法，在快速移动的物体上方，在物体的运动方向上，设置线阵CCD相机，与前、后两个激光点光源，前、后两个点光源照射在物体表面产生前、后光点；本发明通过不断拍摄运动物体表面位于拍摄线上某一处的图像，并在物体运行一段距离后，再拍摄图像，寻找物体表面某一处图像是否出现之后拍摄的图像中，如果出现在后面拍摄的图像中，则表示物体运动方向与拍摄线一致，物体运动方向和以前一样，没有出现偏差，以两幅图像匹配的拍摄时间差反推计算出物体运行的速度，并以此时间差作为间隔拍摄的参考依据，在此时间差上、下浮动一定幅度，作为线阵CCD测速相机的拍摄间隔时间，使得拍摄时间间隔与物体运动速度相匹配，实现拍摄间隔随物体运动速度自适应调整。
文档编号G03B15/16GK101592671SQ20081012252
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者徐道际, 查世红, 王世勇, 赵吉文, 巍 路 申请人:安徽宏实光机电高科有限公司