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CCD动态特性及应用参考文献 摘 要 物体运动速度是判断物体运动状态的一项重要指标，速度的测量在生产、生活、科研的各个领域具有广泛的需求和应用。例如测量高速行驶的汽车、一定飞行姿态的弹丸、物体爆炸的碎片以及高速运动的微观粒子等物体的速度。本课题通过对CCD图像传感器物理结构、工作原理的分析和研究，提出了基于CCD图像传感器动态响应特性的单帧模糊图像速度测量方法。本课题提出的单帧图像的非接触式速度测量方法与目前研究较多的多序列图像测速方法相比，该方法直接利用了单帧运动模糊影像包含的对象运动信息，只需要单幅图像即可完成测量，避免了采用多幅图像时所需要的图像对准、特征点匹配等复杂处理，算法更为简单有效，具有一定的实用性。 本文的主要研究工作归纳为如下几点： 1、CCD图像传感器物理结构、基本工作原理分析研究。 2、通过对图像传感器物理结构、工作原理的分析，设计了CCD动态特性测试方案，提取了运动图像上能够反映CCD响应特性的像元灰度数据，通过基于最小二乘法的数据分析完成了动态特性的测试与建模。研究结果表明CCD传感器动态响应特性可采用修正的一阶系统模型表示，其拟合误差约为0.2，模型精度较高。同时对CCD图像传感器动态响应特性时间常数影响因素进行分析与实验验证，结果表明动特性时间常数与目标物体光亮度有关。 3、通过CCD图像传感器动态响应特性的研究，提出了一种基于图像传感器动态响应特性的单帧图像速度测量方法。考虑到测速方法的工程实际应用，引入了光亮度概念，同时对摄像机进行了光亮度值标定。通过摄像机光亮度标定与动态响应特性实测数据，确定了光照度700~1800lx范围内曝光时间为1/50秒运动物体灰度值、光亮度值以及动特性时间常数之间的确定函数关系。最后依照设计的CCD动态响应特性测速步骤完成了传送带上运动物体一维线速度的测量。 关键词：CCD；一阶系统；动态响应；速度测量 Abstract The speed of moving object is an important parameter when it comes to the moving status of the object. And the measurements of speed have broad application and requirement in production, everyday life and scientific research. Such as measuring the speed of moving car, flying bullets of certain attitude, debris generated from an exploded object, high-speed movement of microscopic particles and so on. In this paper, through analyzing and studying the physical structure and working principle of Charge-coupled Device image sensor (CCD), we propose a speed measurement using single-frame fuzzy image of moving object based on the dynamic response of CCD. Comparing the proposed non-contact measurement based on single frame with the current method based on image sequences, the proposed method is more valid for that the speed measurement could be completed merely using signal-frame image which contains moving information of the moving object. The new method avoids the complex processing of image registration and feature point matching and its arithmetic may be more validate and simple, so the method has certain practicability. The main research of this paper can be concluded as