第四章光电式传感器2介绍.ppt

三、图像描述 图像描述是为了从图像中提取特征而达到识别的目的，为此要采用一些描述符。这些描述符应和所描述物体的大小、位置、旋转和方法无关，这些描述符应包含描述物体所必需的足够的信息。 对象物边界的描述常见的有链码法、特征图法、矢量图法、多边形逼近法、形状数法、分形维数法等；对象物区域的描述有纹理描述法、构架描述法、矩描述法等。 为了提供识别图像的手段，通常可将图像的一些典型特征提取出来加以辨别和比较。常作为特征量的有图像的面积、周长、最小封闭矩形、面积中心、最小半径矢量（宽度和方向）、最大半径矢量（长度和方向），图像中的空数（尺寸及位置）、分形维数等。 面积和周长的测量提供了简单的与位置和方向无关的分类准则，特别是面积和周长之间的比值是一个重要的和稳定的特征量，是识别物体的一个基本参数。最小封闭矩形的坐标提供了物体尺寸和形状的信息，但这个信息是随方向变化的。面积中心对任何物体都容易确定，它不随方向而变化，因此可作为识别和定位物体的一个重要特征。它为半径矢量提供了一个起点，而半径矢量是作为一条从面积中心到物体边缘上一点的线段来定义的。最大、最小半径矢量对于识别物体也是很有用的参数。孔是工程零件普遍具有的特征，孔本身就可以作为一个物体来处理，它有形状、尺寸及相对于物体的位置。分形维数是描述物体几何特性复杂程度的一个重要特征量，它可以有效地识别具有复杂形状的物体，如树木、山峰、河流、岛屿等复杂对象。 四、机器人视觉传感器的应用 图4-83是机器人视觉传感器的一个典型应用。两个光源从不同方向向传送带发送两条水平缝隙光，而且预先把两条缝隙光调整到刚好在传送带上重合的位置。这样，当传送带上没有零件时，缝隙光合成了一条直线。操作过程中，系统自动执行零件传送功能，操作器将零件以随机位置放到运动着的传送带上。当零件随传送带通过缝隙光处时，缝隙光变成两条线，其分开的距离同零件的厚度成正比。视觉传感系统在对视觉图像分析处理的基础上，确定零件的类型、位置与取向，并将此信息送入机器人控制器，从而机器人就可以完成对零件的准确跟踪和抓取。 图4-83 机器人视觉传感器的应用（Consigh系统） 思考题 1.简述把被测物理量和化学量转变成敏感元件上辐照度变化的方法。 2.当确定了信噪比要求后，应如何估算对光源、传输、光学孔径、敏感元件、放大器的要求？ 3.举出你所知道的不同原理的光电敏感器件。查阅有关资料（包括网站）给出你对光电敏感器件发展的看法。 4.采用光学分析仪器测量含有一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）的气体。已知一氧化碳吸收光谱带在4.65μm处，甲烷的吸收光谱带在3.3μm和7.2μm处。试考虑用何种半导体材料光电元件检测合适，并考虑对滤光片的要求。 5.何谓光电池的开路电压及短路电流？为什么最为检测元件时常用短路电流输出形式？ 6.实现光学图像采集有哪些传感方法，可用哪些传感器？进一步考虑一下其它物理量（声、磁、重力场、······）图像采集传感方法。 7.用遮光法和激光衍射方法都可以在线测量细丝（如漆包线）线径。试简述二者的基本原理，并考虑影响测量稳定性的主要因素，试寻找一些可能的解决途径。 8.试比较激光多普勒效应和超声多普勒效应测量速度时的实现方法。考虑二者的适用范围的异同。 9.光纤电流传感器、光纤陀螺和光纤光栅传感器已经实用化。当温度不是希望望的检测量，而是干扰因素时，试从原理、结构、光源稳定性、调理电路和解调部件稳定性讨论可能的温度影响。 10.某光纤陀螺用波长λ=0.6328μm的光，圆形环光纤的半径R=4×10-2m，光纤总长L=500m，是分别计算当Ω=0.01°/h和400°/s时，塞格纳克相移。以本题Ω为测量量程范围，估计放大器噪声带宽，假设探测器光电流1μA，NA=0.2，估算测量误差。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 第四章 光电式传感器 * * 上述系统中，旋转镜的旋转平稳性将影响测量精度，需要加以控制。 图4-65 外径检测系统 4．8．3 激光传感技术实例 一、激光位移干涉仪 激光位移干涉仪通常采用经典的迈克尔逊干涉仪结构，由于使用了激光，光源的相干性和亮度均较好，因此一般情况下不需要用小孔光阑来提高相干度，由于激光的相干长度较长，在实际应用中无需补偿板即可进行较大长度和位移的测量。 在实际测量中，通常将一个反射镜固定不动，另一反射