CN105472214B - 采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统及成像方法 - Google Patents

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Abstract

采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统及成像方法，涉及光电成像技术领域，解决现有图像传感器拼接成像系统复杂、一致性差，且由于图像传感器封装尺寸大于成像区域的尺寸的两倍，造成焦面拼接难度大，以及成像方法存在图像扭曲变形，进而导致图像质量不稳定等问题，本发明采用多行图像传感器横向错位拼接，像沿纵向连续位移，图像传感器按一定频率快拍成像，然后各通道数据通过像元匹配合成一幅图像。本发明中所述方法可以实现超大视场成像，本发明适用于图像传感器的封装尺寸大于两倍感光面尺寸的图像传感器拼接。面阵拼接成像系统物与镜头的相对运动速度在一定范围内不要求恒定。本发明可应用于如航空、航天相机，自动检测设备等。

Description

采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统及成像方法
技术领域
本发明涉及光电成像技术领域，具体涉及一种采用面阵图像传感器拼接成像的系统及方法。
背景技术
随着数字成像技术的日益发展，以CCD/CMOS为图像传感器的成像系统也越来越走向成熟，但由于芯片生产厂家的工艺局限，图像传感器的成像区域的四周都有不能成像的边缘，有的图像传感器封装尺寸要大于成像区域的尺寸的两倍。这给焦面拼接造成了极大困难。
线阵CCD拼接成像方法往往应用于相对运动非常稳定的成像场合中，如航天相机等。如果应用在流水线的AOI(Automatic Optic Inspection)设备上，由于工件推进速度不恒定、成像环境差，则会造成图像扭曲变形，影响检测精度。
申请号为201210327237.1的专利公开了一种双镜头25片面阵探测器的无缝拼接成像的光电系统，但该系统的拼接方法无法应用于图像传感器封装尺寸大于成像区域的尺寸的2倍CCD/CMOS拼接中。
申请号为200510134032.1的专利，采用五个镜头同时成像应用在AOI设备中，能够实现加宽视场，减少一维运动的功能，但是，该需要运行五个成像镜头，五套光学系统，存在光学系统一致性不好导致图像质量不稳定，可靠性、系统精度的长期稳定难以保证的问题。
发明内容
本发明为解决现有图像传感器拼接成像系统复杂、一致性差，且由于图像传感器封装尺寸大于成像区域的尺寸的两倍，造成焦面拼接难度大，以及成像方法存在图像扭曲变形，进而导致图像质量不稳定等问题，提供一种采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统及成像方法。
采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统，包括光学镜头和用于显示图像的计算机，还包括过渡筒、错位拼接的图像传感器阵列、成像电路板、成像整合板、焦面板以及调整垫；
所述光学镜头通过过渡筒与图像传感器的焦面板连接；错位拼接的图像传感器阵列通过调整垫固定在焦面板上，通过调整调整垫使每个图像传感器的感光面共面；经错位拼接的图像传感器阵列成像后的数据通过成像电路板发送至图像整合板，所述图像整合板将数据进行像元匹配拼接后发送至计算机显示输出；
所述错位拼接的图像传感器阵列固定在焦面板上时，具体的拼接方式为：
设定图像传感器阵列的行数为n，要求第i+1行的每个图像传感器相对于其对应的第i行的图像传感器的向右偏移量为：图像传感器感光面长度与感光面重叠区域宽度的差值，所述i为正整数且i<n，n≥2。
采用面阵图像传感器拼接成像的成像方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、被测物体相对于光学镜头沿图像传感器行方向相垂直的方向运动，被测物体的像沿被测物体的反方向移动，同时，图像传感器进行快拍成像；
步骤二、将步骤一成像后的数据通过成像电路板发送至图像整合板，所述图像整合板将数据进行像元匹配拼接，发送至计算机显示输出。
本发明的有益效果：本发明所述的成像系统安装时，要求拼接焦面的列方向与像的运动方向平行，像的移动不能大于快拍频率与感光面宽度的乘积。与线阵图像传感器不同的是，线阵CCD拼接成像方法往往应用于相对运动非常稳定的成像场合中，如航天相机等。如果应用在流水线的AOI(Automatic Optic Inspection)设备上，由于工件推进速度不恒定、成像环境差，则会造成图像扭曲变形，影响检测精度。而本发明所述的成像系统，在设计速度范围内，不要求恒定，只要方向一致即可。
本发明采用多行图像传感器横向错位拼接，像沿纵向连续位移，图像传感器按一定频率快拍成像，然后各通道数据通过像元匹配合成一幅图像。本发明中所述方法可以实现超大视场成像，图像宽度为传感器的拼接宽度，图像长度如不考虑存储空间的限制，理论上为无限长。
本发明适用于图像传感器的封装尺寸大于2倍感光面尺寸的图像传感器拼接。并且不同于线阵CCD拼接系统，面阵拼接成像系统物与镜头的相对运动速度在一定范围内不要求恒定。本发明可应用于如航空、航天相机，自动检测设备等。
附图说明
图1为本发明所述的采用面阵图像传感器拼接成像的系统的整体结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明所述的采用面阵图像传感器拼接成像的系统的原理框图；
图4为本发明所述的采用面阵图像传感器拼接成像的系统中图像传感器拼接位置示意图；
图5为本发明所述的采用面阵图像传感器拼接成像的系统的成像方式原理图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，采用面阵图像传感器拼接成像的系统，包括光学镜头、与镜头相连的过渡筒1、错位拼接的图像传感器阵列2、成像电路板3、成像整合板6、图像传感器的焦面板4、图像传感器与焦面板之间的调整垫5以及用于图像显示的计算机7；
所述光学镜头通过过渡筒1与图像传感器的焦面板4连接；错位拼接的图像传感器阵列2通过调整垫5固定在焦面板4上，通过调整调整垫5使每个图像传感器的感光面共面；经错位拼接的图像传感器阵列2成像后的数据通过成像电路板3发送至图像整合板6，所述图像整合板6将数据进行像元匹配拼接后发送至计算机7显示输出；
本实施方式中所述的过渡筒1为连接焦面板4与光学镜头之间的过渡装置，通过调整过渡筒1与光学镜头之间的垫圈来找到焦面的正确位置。所述的光学镜头一般可以是大视场高分辨率的光学透镜，可以根据需要设计加工或购买。
本实施方式中所述的图像传感器阵列2的行数为n，如果图像传感器的封装尺寸介于a倍和a+1倍感光面尺寸之间(a＝1,2,3…)，则n＝a+1。所述的错位拼接列数为m，理论上可以根据成像宽度需求拼成m>n的任意列。所述感光面的重叠区域由图像传感器阵列中行与行间的距离以及成像时像的偏移量决定。
本实施方式中所述的图像传感器阵列2由N个图像传感器组成，传感器组件的个数N由需求的焦面宽度L决定，通过下面公式计算：
L＝Na-(N-1)P
其中：L为焦面宽度；N为图像传感器的个数；a为图像传感器感光面长度；p为图像传感器拼接的重叠区域的宽度。
本实施方式中图像传感器阵列固定在焦面板4上，通过研磨调整垫5来保证各个图像传感器感光面的共面性。各图像传感器的位置度及直线性关系靠面阵拼接仪来保证。
本实施方式中所述的图像传感器阵列2为CCD或CMOS阵列。
本实施方式所述的图像传感器的拼接方式结合图4，其中实线为感光面轮廓，虚线为图像传感器的封装轮廓。图中只画出了13片CCD的拼接方式，可以根据实际市场需求，向右或向左无限扩展。CCD2相对于CCD1向右偏移感光面长度与重叠区域宽度的差，向下偏移量为CCD封装的宽度，并留有一定余量。拼接要留有一定的重叠区域，重叠区域的大小取决于行与行间的距离以及成像时，像的横向偏移量。同样，CCD3相对于CCD2向右偏移CCD感光面长度减去重叠区域宽度，向下偏移量稍大于CCD封装的宽度。CCD4横向与CCD1对齐，相对于CCD3向右偏移CCD感光面长度减去重叠区域宽度。
图像传感器的拼接位置确定方法可以按以下步骤确定：
一、建立笛卡尔直角坐标系，垂直纸面向为-Z方向，从左向右为+X方向，从上到下为+Y方向，原点为CCD1感光区域的左上角，如图4，其中，h为列方向偏移的距离。
二、各CCD感光区域的左上角坐标见下表。
CCD1 CCD2 CCD3 CCD4 CCD5 CCD6 CCD7
x 0 a-p 2a-2p 3a-3p 4a-4p 5a-5p 6a-6p
y 0 h 2h 0 h 2h 0
CCD8 CCD9 CCD10 CCD11 CCD12 CCD13
x 7a-7p 8a-8p 9a-9p 10a-10p -a+p -2a+2p
y h 2h 0 h 2h h
具体实施方式二、结合图3至图5说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的采用面阵图像传感器拼接成像的系统的成像方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、被测物体相对于光学镜头沿图像传感器行方向相垂直的方向运动，被测物体的像沿被测物体的反方向移动，同时，图像传感器以合适的频率进行快拍成像；
步骤二、将步骤一成像后的数据分别通过如图3所示的多个成像板成像后，分别发送至图像整合板，所述图像整合板6将数据进行像元匹配拼接，发送至计算机7显示输出。
本实施方式中根据计算机7显示的结果，对被测物体的图像与标准模板的图像进行对比，生成检测报告。结合图5从图中可以看出，从第九帧以后系统就可以生成完整的像。

Claims (2)

1.采用面阵图像传感器拼接成像的成像系统的成像方法，包括成像系统，所述成像系统包括光学镜头和用于显示图像的计算机(7)，还包括过渡筒(1)、错位拼接的图像传感器阵列(2)、成像电路板(3)、成像整合板(6)、焦面板(4)以及调整垫(5)；
所述光学镜头通过过渡筒(1)与图像传感器的焦面板(4)连接；错位拼接的图像传感器阵列(2)通过调整垫(5)固定在焦面板(4)上，通过调整调整垫(5)使每个图像传感器的感光面共面；经错位拼接的图像传感器阵列(2)成像后的数据通过成像电路板(3)发送至图像整合板(6)，所述图像整合板(6)将数据进行像元匹配拼接后发送至计算机(7)显示输出；
所述错位拼接的图像传感器阵列(2)固定在焦面板(4)上时，具体的拼接方式为：
设定图像传感器阵列(2)的行数为n，要求第i+1行的每个图像传感器相对于其对应的第i行的图像传感器的向右偏移量为：图像传感器感光面长度与感光面重叠区域宽度的差值，所述i为正整数且i<n，n≥2；其特征是，所述错位拼接的图像传感器阵列(2)在焦面板上拼接焦面的列方向与像的运动方向平行，所述像的移动小于等于快拍频率与感光面宽度的乘积；
所述成像方法由以下步骤实现：
步骤一、被测物体相对于光学镜头沿图像传感器行方向相垂直的方向运动，被测物体的像沿被测物体的反方向移动，同时，图像传感器进行快拍成像；
步骤二、将步骤一成像后的数据通过成像电路板(3)发送至图像整合板(6)，所述图像整合板(6)将数据进行像元匹配拼接，发送至计算机(7)显示输出。
2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，根据计算机(7)显示的结果，对被测物体的图像与标准模板的图像进行对比，生成检测报告。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI812219B (zh) * 2022-05-13 2023-08-11 八目科技有限公司 電路板檢測方法及其設備

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106231162B (zh) * 2016-07-27 2019-04-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 可重构大视场无缝拼接成像系统
CN106254736B (zh) * 2016-08-19 2019-08-16 马颖鏖 基于面阵图像传感器的组合成像装置及其控制方法
CN106813781B (zh) * 2016-12-21 2019-06-18 北京空间机电研究所 一种红外探测器超大面阵复合拼接方法
CN108010010B (zh) * 2017-10-20 2020-03-27 浙江理工大学 在线pcba板的完整图像快速提取方法
CN108872256A (zh) * 2018-09-13 2018-11-23 广东中航特种玻璃技术有限公司 一种在线检测玻璃原片杂质的方法
CN110779688B (zh) * 2019-10-17 2021-08-10 北京空间机电研究所 一种大视场面阵器件视场拼接精度测试方法
CN110855864B (zh) * 2019-11-18 2021-04-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于交错拼接应用的cmos成像系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1841207A1 (en) * 2005-01-18 2007-10-03 Sony Corporation Imaging device, imaging method, and imaging device design method
CN103925912A (zh) * 2014-04-02 2014-07-16 中国人民解放军总参谋部测绘研究所 内视场光学分割型大面阵ccd影像几何拼接方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1841207A1 (en) * 2005-01-18 2007-10-03 Sony Corporation Imaging device, imaging method, and imaging device design method
CN103925912A (zh) * 2014-04-02 2014-07-16 中国人民解放军总参谋部测绘研究所 内视场光学分割型大面阵ccd影像几何拼接方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多普段相机面阵CCD交错拼接方法;伞兵等;《长春工业大学学报（自然科学版）》;20111231;第32卷(第6期);P584-587
航空相机大面阵CCD多自由度拼接方法研究;葛明等;《红外与激光工程》;20150331;第44卷(第3期);P923-928

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI812219B (zh) * 2022-05-13 2023-08-11 八目科技有限公司 電路板檢測方法及其設備

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