CCD图像灰度与照度的转换标定方法 .pdfVIP

学兔兔 第36卷 第3期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．36No．3 2015年3月 ChineseJoumalofScientificInstrument Mar．2015 CCD图像灰度与照度 的转换标定方法术 秦 莉，董丽丽，许文海，吴厚德 (大连海事大学信息科学技术学院 大连 116026) 摘 要 ：本文提出了一种基于 CCD摄像机利用图像灰度获得实际照度的新方法，该方法适用于摄像机的任意曝光和增益参 数，且考虑了摄像机安装位置和角度对测量的影响。CCD摄像机照度测量法的实际应用主要涉及两个过程：一是标定过程，即 应用CCD摄像机进行照度测量前 ，标定 CCD图像灰度与照度之间的转换参数和转换模型；二是照度测量过程 ，即通过 CCD摄 像机拍摄图像 ，将图像灰度代入已定的转换模型，获得测量对象的照度值。其中，灰度与照度转换模型的标定是利用 CCD摄像 机实现照度测量的基础和关键，文中主要讨论了该模型的推导过程以及标定方法。具体为：首先通过理论推导获得图像灰度与 CCD传感器感应的相对辐照度的关系，然后借助以均匀光源搭建的实验系统标定 CCD传感器相对辐照度与物面实际照度之间 的关系，进而获得图像灰度与物面实际照度的转换关系。在转换过程中讨论了曝光时间、增益以及 CCD相机与照度测量点之 间的距离和角度对转换模型的影响，为CCD摄像机照度测量法的实际应用奠定了基础。实验结果表明本测量及标定方法适用 于摄像机任意曝光和增益条件，经过本方法标定后，应用 CCD摄像机进行照度测量，测量结果的相对误差在4．5％以内。 关键词 ：CCD摄像机；相对辐照度；照度 ；灰度 中图分类号：TN29 TH74 文献标识码 ：A 国家标准学科分类代码 ：510．20 M ethodforconversioncalibrationbetweenCCD image grayvalueandillumination QinLi，DongLili，XuWenhai，WuHoude (InformationScienceandTechnologyCollege，DalianMaritimeUniversity，Dalian116026，China) Abstract：Thispaperputsforwardanewmethodthatusesimagegrayvaluetoobtaintheactualilluminationbased onCCD camera，themethodissuitableforanyexposureand gainparametersofthecamera，and theeffectsofthe camerainstallationpositionandangleonmeasurementareconsidered．Thepracticalapplicationoftheillumination measurementmethodwithCCD cameramainlyinvolvestwoaspects：oneisthecalibrationprocess，whichiscalibra- tingtheconversion parametersand conversionmodelbetween CCD imagegrayvalueand illumination beforeusing CCD cameratomeasureillumination．Theotherisilluminationmeasurementprocess，whichisusingCCD camerato captureimage，thentheilluminationofthemeasurementobjectcanbeobtainedthroughsubstitutingtheimagegray valueintot