CCD光学成像系统的点扩散函数及其在亚像素边缘定位中的应用

【摘要】： 在线非接触尺寸测量技术(尤其是大尺寸在线测量)是先进制造中保证和提高加工精度的重要途径,同时也是发展现代制造技术的基础。计算机技术和CCD固体摄像机技术的迅速发展,为非接触式测量开辟了广阔的空间,该测量技术的关键是数字图像处理。点扩散函数是图像处理的一个核心问题,应用于图像处理的多个方面。 本文针对CCD相机成像系统,根据标量衍射理论和贝塞尔函数的定义与性质,研究建立了一种适合于CCD光学成像系统的点扩散函数。然后,研究该点扩散函数与理想阶梯边缘模型的卷积,获得物体边缘的灰度分布模型。最后,根据最小二乘法拟合原理,利用获得的边缘灰度分布模型,研究了一种新的亚像素边缘定位方法—修正的贝塞尔拟合法。分别用高斯拟合法和本文研究方法处理了黑白块、量块和轴三类物体的大量实验图片,统计分析两种方法的结果,表明本文研究方法的边缘拟合残差比高斯拟合法的结果小,说明本文拟合法定位的亚像素边缘位置不但准确,而且分散性小,适合于平面型零件和轴类零件等直线型边缘的亚像素边缘定位。