2) 打开计算机电源,完成系统启动后进入下一步操作。
3) 打开YHLCCD-IV的主电源开关,用示波器测量F1、F2、FC、RS、SP、CP各路脉冲信号的波形是否正确。如果与附图3所示的波形相符,继续进行下面实验;否则,应请指导教师检查。 4) 确认是否已经正确安装实验仪软件。否则,请首先安装实验仪软件。 5) 打开实验仪上盖板将测量片夹B插入后端片夹的夹具中。
6) 打开仪器顶盖,确定CCD为水平位置(即黄色旋钮对应银白标志点),运行《软件二值化测量实验》,点击“连续”采集按钮。
7) 插入片夹F到后端片夹夹具内,调节镜头光圈和积分时间按钮,使波形最高点在红线和蓝线范围内,同时观察右下角的饱和度状态。保证信号最高点在最接近饱和而不饱和的状态。具体方法可以先缩小镜头光圈,然后用降低积分时间的方法微调。调整镜头的焦距,使输出信号曲线的边沿尽量垂直,同时观察右下角垂直度指示,当垂直度达到最大值(即在对焦过程中,垂直度一直增加到最大值会逐渐减少,调节时注意微调)时停止调节(垂直度就是曲线竖边与坐标X轴所成锐角角度与90度的比值)。
8) 点击计算放大倍率按钮,计算放大倍率。(注意此时测定的放大倍率在关闭软件后会还原成初始化时的放大倍率。为了保证测量的规范和准确,请每次实验前完成饱和度的调整和放大倍率的标定)。
9) 保证在实验过程中不要再次调节光圈和焦距。
2、 固定阈值二值化测量
1) 选择“固定阈值测量”,设定“阈值”为150(如图5-3所示)。选择“压缩”显示。采集间隔设为0s,设定采集次数为10次(如图5-4所示)。 2) 按下“平均”采集按钮。
3) 记录测量结果(如图5-5所示的结果),以*.dat或*.txt格式保存到指定的文件夹中(如图5-6、图5-7所示)。
3、 浮动阈值二值化测量
仿照固定阈值二值化测量的实验进行。在“阈值”项中应选择“浮动阈值”。“浮动阈值”的取值范围应为(10% ~ 100%),在实际操作中“阈值”按下面公式计算:
实际阈值 =(信号的最大值-信号的最小值)× 浮动阈值% + 信号的最小阈值
思考及设计
1、 写出实验总结报告,分析二值化和二次微分测量的特点和适用场合。
答:CCD的二值化处理常用于物体外形尺寸、物体位置、物体振动(震动)等测量。用计算机软件提取边界信息的方法测量的最基本方法是固定阈值二值化提取方法,其原理类似硬件二值化提取方法。不同点在于硬件固定阈值二值化提取方法的阈值由硬件提供,软件固定阈值二值化提取方法的阈值可由软件以数字方式提供。这样它比硬件固定阈值二值化提取方法更容易改变或设置阈值。通过对物象边缘的信息像元数N1、N2的提取来计算物体的实际尺寸。在能够保证系统光源稳定的情况下,这种方法简单易行。
二次微分法是将线阵CCD输出的载有被测物体边界信息的电压信号U0经两次微分得到对应的边界信息,从而实现对物体尺寸的测量。该信号的一次微分结果记为UW,二次微分结果记为URW,由此可以采用提取一次微分信号的峰值或者二次微分信号的过零点作为边界信息。
2、 怎样选择的浮动阈值能够使测量精度更高?
答:浮动阈值法软件采集到一行周期U0输出的数据,可以根据背景光信号的强度信号设置阈值,该阈值可以由幅值的百分比来设置,因此所设计的阈值将跟随背景光的变化而变化,在一定程度上消除了背景光的不稳定造成的测量误差。
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