光电技术-第9章2节.pdfVIP

二值化处理是把图像和背景作为分离的二值图像对待。例如，

光学系统把被测物体的直径成像在光敏元件上，由于被测物

与背景在光强上强烈变化，反映在CCD视频信号中所对应的图像

边界处会有急剧的电平变化。

硬件二值化处理方法

针对线阵CCD输出的视频信号为例，讨论序列光电信号的硬

件二值化处理方法。

序列光电信号的硬件二值化处理方法常分为固定阈值和浮动

阈值二值化处理方法。

固定阈值法

图所示为序列光电信号的固定阈值二值化电路中，CCD

视频信号的幅度稍稍大于阈值电压(电压比较器反相输入端的电位)

时，电压比较器输出信号变为高电平；CCD视频信号小于等于阈值

电压时，电压比较器的输出电平为低电平。CCD视频信号经电压比

较器后输出如图9-5(b)所示的二值化方波信号。

浮动阈值法

图所示为线阵CCD的浮动阈值二值化电路的原理图。

图9-7所示为序列光电信号浮动阈值二值化电路的工作波形图。

在对物体外型尺寸、位置、振动等的测量应用中常采

用二值化处理方法。

硬件二值化数据采集方法

硬件二值化数据采集电路的工作波形如图9-11所示。

图所示为边沿送数法二值化数据采集计算机接口电路

的原理方框图。

工作脉冲波形如图9-13所示。

A/D数据采集

本节以输出的信号为序列光电信号的典型信号讨论其量化

处理问题。CCD输出的信号分为线阵与面阵CCD两种，尽管它们的

输出形式千差万别，但是它们都是时间的函数，属于时序信号。对

于时序信号的量化处理过程通常要用到低通滤波器、采样保持器和

A/D转换器等功能器件，这些功能器件的基本特性可参考相关电子

技术教材。本节将通过介绍常用于线阵CCD输出信号量化处理的高

分辨率A/D转换器，讲授序列光电信号的量化处理问题。

A/D数据采集与计算机接口

序列光电信号常分为线阵输出信号、面阵CCD输出的视频

信号及其它电子束摄像管摄像机发出的具有各种制式的复合同步的

视频信号。同步方式不同，A/D数据采集和计算机接口方式等也不

相同。下面分别讨论线阵CCD的输出信号与面阵CCD的视频信号的

A/D数据采集与计算机接口的问题。

线阵CCD输出信号A/D数据采集的基本组成

CCD的A/D数据采集系统分析

A/D数据采集

基于PC总线的图像采集卡

可变电阻和W分别作亮度和对比度调节作用，VD与VD用于抑

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制场同步脉冲，且用于视频信号限幅。

同步锁相电路使全电视频信号经同步分离后产生的行、场同步

信号与图像卡分帧电路输出的行、场同步信号锁相，保持二

者的同步关系。

PCI总线的图像采集卡

思考题与习题

已知RL2048DKQ(26×132)在250～350nm波段的光照

灵敏度为4.5V/μJ•cm-2，今用RL2048DK为光电探测器，采用16

位的A/D数据采集卡（ADS8322转换器件，基准电压为2.5V，

满量程输入电压为5V）对被测光谱进行探测，探测到一条谱

线的幅度为12500，谱线的中心位置为1042像元上，设

RL2048DK的光积分时间为0.2S，测谱仪已被2条已知谱线标定，

一条谱线为260nm谱线中心位置在450像元；另一条谱线为

340nm谱线中心位置在1550像元。试计算该光谱的辐射出射度

和光谱辐射能量各为多少？

AD12-5K线阵CCD的A/D数据采集卡采用12位转换器

ADC1674，它的输入电压范围为0～10V，今测得三个像素点的

值分