采用面陣圖像傳感器拼接成像的成像系統(tǒng)及成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光電成像技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種采用面陣圖像傳感器拼接成像的系 統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字成像技術(shù)的日益發(fā)展，WCCD/CM0S為圖像傳感器的成像系統(tǒng)也越來(lái)越走 向成熟，但由于忍片生產(chǎn)廠家的工藝局限，圖像傳感器的成像區(qū)域的四周都有不能成像的 邊緣，有的圖像傳感器封裝尺寸要大于成像區(qū)域的尺寸的兩倍。運(yùn)給焦面拼接造成了極大 困難。
[0003] 線陣CCD拼接成像方法往往應(yīng)用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)非常穩(wěn)定的成像場(chǎng)合中，如航天相機(jī) 等。如果應(yīng)用在流水線的AOKAutomatic Optic Inspection)設(shè)備上，由于工件推進(jìn)速度不 恒定、成像環(huán)境差，則會(huì)造成圖像扭曲變形，影響檢測(cè)精度。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?01210327237.1的專利公開(kāi)了一種雙鏡頭25片面陣探測(cè)器的無(wú)縫拼接 成像的光電系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的拼接方法無(wú)法應(yīng)用于圖像傳感器封裝尺寸大于成像區(qū)域的尺 寸的2倍CCD/CM0S拼接中。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?00510134032.1的專利，采用五個(gè)鏡頭同時(shí)成像應(yīng)用在AOI設(shè)備中，能夠 實(shí)現(xiàn)加寬視場(chǎng)，減少一維運(yùn)動(dòng)的功能，但是，該需要運(yùn)行五個(gè)成像鏡頭，五套光學(xué)系統(tǒng)，存在 光學(xué)系統(tǒng)一致性不好導(dǎo)致圖像質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性、系統(tǒng)精度的長(zhǎng)期穩(wěn)定難W保證的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有圖像傳感器拼接成像系統(tǒng)復(fù)雜、一致性差，且由于圖像傳感器 封裝尺寸大于成像區(qū)域的尺寸的兩倍，造成焦面拼接難度大，W及成像方法存在圖像扭曲 變形，進(jìn)而導(dǎo)致圖像質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，提供一種采用面陣圖像傳感器拼接成像的成像系 統(tǒng)及成像方法。
[0007] 采用面陣圖像傳感器拼接成像的成像系統(tǒng)，包括光學(xué)鏡頭和用于顯示圖像的計(jì)算 機(jī)，還包括過(guò)渡筒、錯(cuò)位拼接的圖像傳感器陣列、成像電路板、成像整合板、焦面板W及調(diào)整 墊；
[000引所述光學(xué)鏡頭通過(guò)過(guò)渡筒與圖像傳感器的焦面板連接;錯(cuò)位拼接的圖像傳感器陣 列通過(guò)調(diào)整墊固定在焦面板上，通過(guò)調(diào)整調(diào)整墊使每個(gè)圖像傳感器的感光面共面;經(jīng)錯(cuò)位 拼接的圖像傳感器陣列成像后的數(shù)據(jù)通過(guò)成像電路板發(fā)送至圖像整合板，所述圖像整合板 將數(shù)據(jù)進(jìn)行像元匹配拼接后發(fā)送至計(jì)算機(jī)顯示輸出；
[0009] 所述錯(cuò)位拼接的圖像傳感器陣列固定在焦面板上時(shí)，具體的拼接方式為：
[0010] 設(shè)定圖像傳感器陣列的行數(shù)為n，要求第i+1行的每個(gè)圖像傳感器相對(duì)于其對(duì)應(yīng)的 第i行的圖像傳感器的向右偏移量為：圖像傳感器感光面長(zhǎng)度與感光面重疊區(qū)域?qū)挾鹊牟?值，所述i為正整數(shù)且i <n，n > 2。
[0011] 采用面陣圖像傳感器拼接成像的成像方法，該方法由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0012] 步驟一、被測(cè)物體相對(duì)于光學(xué)鏡頭沿圖像傳感器行方向相垂直的方向運(yùn)動(dòng)，被測(cè) 物體的像沿被測(cè)物體的反方向移動(dòng)，同時(shí)，圖像傳感器進(jìn)行快拍成像；
[0013] 步驟二、將步驟一成像后的數(shù)據(jù)通過(guò)成像電路板發(fā)送至圖像整合板，所述圖像整 合板將數(shù)據(jù)進(jìn)行像元匹配拼接，發(fā)送至計(jì)算機(jī)顯示輸出。
[0014] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的成像系統(tǒng)安裝時(shí)，要求拼接焦面的列方向與像 的運(yùn)動(dòng)方向平行，像的移動(dòng)不能大于快拍頻率與感光面寬度的乘積。與線陣圖像傳感器不 同的是，線陣CCD拼接成像方法往往應(yīng)用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)非常穩(wěn)定的成像場(chǎng)合中，如航天相機(jī) 等。如果應(yīng)用在流水線的AOKAutomatic Optic Inspection)設(shè)備上，由于工件推進(jìn)速度不 恒定、成像環(huán)境差，則會(huì)造成圖像扭曲變形，影響檢測(cè)精度。而本發(fā)明所述的成像系統(tǒng)，在設(shè) 計(jì)速度范圍內(nèi)，不要求恒定，只要方向一致即可。
[0015] 本發(fā)明采用多行圖像傳感器橫向錯(cuò)位拼接，像沿縱向連續(xù)位移，圖像傳感器按一 定頻率快拍成像，然后各通道數(shù)據(jù)通過(guò)像元匹配合成一幅圖像。本發(fā)明中所述方法可W實(shí) 現(xiàn)超大視場(chǎng)成像，圖像寬度為傳感器的拼接寬度，圖像長(zhǎng)度如不考慮存儲(chǔ)空間的限制，理論 上為無(wú)限長(zhǎng)。
[0016] 本發(fā)明適用于圖像傳感器的封裝尺寸大于2倍感光面尺寸的圖像傳感器拼接。并 且不同于線陣CCD拼接系統(tǒng)，面陣拼接成像系統(tǒng)物與鏡頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度在一定范圍內(nèi)不 要求恒定。本發(fā)明可應(yīng)用于如航空、航天相機(jī)，自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備等。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明所述的采用面陣圖像傳感器拼接成像的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明所述的采用面陣圖像傳感器拼接成像的系統(tǒng)的原理框圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明所述的采用面陣圖像傳感器拼接成像的系統(tǒng)中圖像傳感器拼接位置 示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明所述的采用面陣圖像傳感器拼接成像的系統(tǒng)的成像方式原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]
【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1至圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，采用面陣圖像傳感器拼接成像 的系統(tǒng)，包括光學(xué)鏡頭、與鏡頭相連的過(guò)渡筒1、錯(cuò)位拼接的圖像傳感器陣列2、成像電路板 3、成像整合板6、圖像傳感器的焦面板4、圖像傳感器與焦面板之間的調(diào)整墊5W及用于圖像 顯示的計(jì)算機(jī)7;
[0023] 所述光學(xué)鏡頭通過(guò)過(guò)渡筒1與圖像傳感器的焦面板4連接;錯(cuò)位拼接的圖像傳感器 陣列2通過(guò)調(diào)整墊5固定在焦面板4上，通過(guò)調(diào)整調(diào)整墊5使每個(gè)圖像傳感器的感光面共面； 經(jīng)錯(cuò)位拼接的圖像傳感器陣列2成像后的數(shù)據(jù)通過(guò)成像電路板3發(fā)送至圖像整合板6,所述 圖像整合板6將數(shù)據(jù)進(jìn)行像元匹配拼接后發(fā)送至計(jì)算機(jī)7顯示輸出；
[0024] 本實(shí)施方式中所述的過(guò)渡筒1為連接焦面板4與光學(xué)鏡頭之間的過(guò)渡裝置，通過(guò)調(diào) 整過(guò)渡筒1與光學(xué)鏡頭之間的墊圈來(lái)找到焦面的正確位置。所述的光學(xué)鏡頭一般可W是大 視場(chǎng)高分辨率的光學(xué)透鏡，可W根據(jù)需要設(shè)計(jì)加工或購(gòu)買。
[0025] 本實(shí)施方式中所述的圖像傳感器陣列2的行數(shù)為n，如果圖像傳感器的封裝尺寸介 于a倍和a+1倍感光面尺寸之間（a=l, 2，3'''），則n = a+1。所述的錯(cuò)位拼接列數(shù)為m，理論上 可W根據(jù)成像寬度需求拼成m〉n的任意列。所述感光面的重疊區(qū)域由圖像傳感器陣列中行 與行間的距離W及成像時(shí)像的偏移量決定。
[0026] 本實(shí)施方式中所述的圖像傳感器陣列2由N個(gè)圖像傳感器組成，傳感器組件的個(gè)數(shù) N由需求的焦面寬度L決定，通過(guò)下面公式計(jì)算：
[0027] L = Na-(N-I)P
[0028] 其中：L為焦面寬度;N為圖像傳感器的個(gè)數(shù);a為圖像傳感器感光面長(zhǎng)