若使用较好的CCD器件质量及摄像镜头,则主要是考虑CCD摄像机的电学误差了。因此这里主要是分析讨论电学误差即行抖动误差的检测与校正。 为了检测出影像行抖动误差的大小,我们采用了以下的方法。
1、在目标中放置两根悬垂的黑色钢尺,背景为白色,钢尺边缘可认为是理想的阶跃边缘。我们采用边缘检测算法--采样矩阵匹配法(SampleMomentMatch.简称SMM法)进行边缘检测,可得较高的检测精度。摄像时让两钢尺基本位于影像的中部,相距较近。且钢尺边缘基本与影像行方面垂直,经SMM法边缘检测后,利用SMM边缘检测算子,由各边缘点分别拟合出两条直线L1,L2,直线拟合后各边缘点上的残差,即可看作是行抖动误差。
2、还是用两根钢尺作为目标,与上述方法唯一不同之处是摄像时让一钢尺位于影像左边缘,另一钢尺位于影像中部。经边缘检测和直线拟合(L3,L4)后,残差的统计结果列于表2:
CCD摄像机通过测试结果分析可知: 1、行抖动误差可以分为低频和高频两部分。低频部分主要是行同步误差和镜头畸变差所致。高频部分主要是场同步误差所为,而象元采样误差则可认为是随机误差。行同步误差与场同步误差分别作用于每一行上,但对行上各象元的影响比较一致。而象素采样误差对每个象元的影响是随机的。采用多行检测的边缘点进行平均,对其高频噪声有一定的抑制作用,因而采用横跨多行的标志代替仅占一行或少数行的特征点进行定位,可以提高定位精度。
2、在整幅影象中,行抖动误差的大小并不是一致的,因此纠正只能在局部范围内进行。而越到边缘,行抖动现象越明显。如果只取奇数行或偶数行的边缘点进行直线拟合,再求残差,可以发现行抖动差的数值变小了,这是因为其中已不包括场同步误差影响的缘故。
总之,CCD摄像机行抖动误差是比较复杂的,只能在局部范围内进行纠正。影像边缘的行抖动误差大于影像中间的行抖动误差。检测结果表明,行抖动误差在0.2~0.3个象元之间。此外,在检测过程中,尽量采用横跨多行的标志代替仅占一行或少数行的特征点进行定位,尽量让目标成象于影像中央,都有助于提高系统的量测精度。 |