基于面阵CCD的大视场在线检测系统研究.pdf

第28卷第4期计量学报Vo1．28，No4
2007年10月ACTAMETR0L0GICASINICAOctober2Oo7

基于面阵CCD的大视场在线检测系统研究

金熠，翟超，邢晓正，滕勇，胡红专
(中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027)

摘要：设计了一套非接触在线检测系统，该系统基于近景摄影测量原理，与传统测量方法相比，它可以对大视
场内多目标同时进行检测。对CCD像机进行精密标定，利用光线束平差原理求解空间坐标，采用亚像素技术处理
图像以及同名像点匹配等技术的运用，大大提高了检测精度。系统单幅拍摄线视场为141mm，最终可以检测500
mmx500nlln范围内的目标，空间坐标检测精度优于0．03mm。该系统可应用于工业现场检测等众多相关领域。
关键词：计量学；近景摄影测量；面阵CCD；标定；光线束平差；亚像素技术
中图分类号：TB92文献标识码：A文章编号：1000．1158(2007)o4．0306．05

ModelingandSimulationofLAMOSTFocalPlaneObservationPlanning

JINYi，ZHAIChao，XINGXiao—zheng，TENGYong，HUHong—zhuan
(UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei，Anhui230027，China)

Abstract：Asetofnon—contacton-linedetectionsystembasedonclose-rangephotogrammetryisdesigned，whichcandetect

multi—objectssimultaneouslyinthewidefieldofviewcomparedtothetraditionalmeasuringmethods．Thedetectionprecisionisin—
creasedthroughsomekeytechnologiessuchasprecisecalibrationofCCDcanlera，lightraysadjustmentmethod，subpixelimage
processingtechnologyandcorrespondingimagepointsmatching．Thesingleframephoto-fieldisabout141nllnand500mmx500

inlnareaisfinallycovered，theprecisionofspacecoordinatesdetectionislessthan0．03inln．Thissystemhasthepotentialinpre—

cisionmeasurement，industrymeasurementandotherapplicationareas．
Keywords：Metrology：Close—rangephotogrammetry；AreaCCD；Calibration；Lightraysadjustmentmethod；Subpixel

technology

出现大大加快了它的发展，使之成为目前精密测量
1引言研究和应用的一个热点“。近景摄影测量具有相
当大的灵活性，它可以对不同量程，多目标的物体进
精密三维测量技术在制造业和建筑学等众多领
行在线自动检测，同时根据处理方法、技术手段及硬
域有着广泛的应用，传统的测量方法有基于测距测
件投入的不同可以达到10～～10的相对精度。
角的工程测量、大型三维坐标测量机、基于磁力场的
本文基于高精度的科学级面阵CCD，利用近景
三维坐标测量设备等。如基于测角的电子经纬仪和
摄影测量方法搭建起一套测量系统，可以对大视场
全站仪、基于测角测距的激光跟踪仪、三坐标测量
内的多个离散光点进行在线检测。
机，它们的测量范围可达几米至几十米，测角精度
0．5”，位置精度几微米至几十微米。但都存在同样2检测系统结构及原理
的缺点：只能进行逐点测量，存在测量盲区，不适用
于大尺寸的测量。搭建了检测系统样机，系统结构组成如图1所
近景摄影测量是从大地测量和航测测量发展起示。CCD像机安装在云台上以一定方式做圆周运
来的，现代计算机图像处理和模式识别技术的快速动，同时云台可以进行二维移动，拍摄对象为离散的
进步和高分辨率、高信噪比的数字成像CCD器件的发光光纤端面。云台、拍摄板均为自行设计，光纤的

收稿日期：2006．07．04；修回日期：2006．11-14
基金项目：国家“九五”重大科学工程资助项目(05BJGO01)
作者简介：金熠(1980一)，男，河南扶沟人，中国科学技术大学博士研究生，研究方向为光电检测技术、图