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基于最小二乘图像坐标修正的中阶梯光谱仪谱图还原算法
1
作者 欧阳羽轩 傅骁 +2 位作者 段发阶 王宽 吴靓昕 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期125-138,共14页
中阶梯光谱仪具有交叉色散特征,二维谱图还原是决定其波长测量准确性的关键环节,但是环境变化、加工装调等引起的光斑坐标变化对谱图还原精度造成严重影响。本文提出了一种基于最小二乘图像坐标修正的中阶梯光谱仪谱图还原算法,首先提... 中阶梯光谱仪具有交叉色散特征,二维谱图还原是决定其波长测量准确性的关键环节,但是环境变化、加工装调等引起的光斑坐标变化对谱图还原精度造成严重影响。本文提出了一种基于最小二乘图像坐标修正的中阶梯光谱仪谱图还原算法,首先提取校准汞灯光源多波长光斑质心坐标,利用理论像点和实际像点坐标构建系数矩阵,通过最小二乘法估计获得二维像面的平移、缩放、旋转系数,再采用多项式拟合减小残差影响,实现不同波长光斑的图像坐标修正,进而实现波长精确解算。实验结果显示,该算法能有效提高中阶梯光谱仪的谱图还原精度,在模拟较大装调误差条件下,修正后坐标与理想坐标偏差小于0.6个像元,证明了该算法具有较高的精度。 展开更多
关键词 光谱学 光谱仪 二维光谱图 质心提取 谱图还原
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叶尖定时旋转叶片实时振动测量技术 被引量：17
2
作者 段发阶 方志强 +1 位作者 孙宇扬 叶声华 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期28-31,43,共5页
设计了一套基于叶尖定时传感的旋转叶片振动测量系统。系统主要由光电传感系统、数据采集与预处理系统、叶片振动数据处理系统三部分组成。叶尖定时传感器采用单根光纤发射、多光纤接收的 Y 型结构,并用高性能专用集成芯片完成弱光信号... 设计了一套基于叶尖定时传感的旋转叶片振动测量系统。系统主要由光电传感系统、数据采集与预处理系统、叶片振动数据处理系统三部分组成。叶尖定时传感器采用单根光纤发射、多光纤接收的 Y 型结构,并用高性能专用集成芯片完成弱光信号的放大检测,使传感器信噪比大于500,信号带宽大于 50MHz。利用 CPLD 和 DSP 技术,实现了叶尖定时信号的高速实时采集与处理;建立了同步共振条件下叶片振动的数据处理模型,实现了叶片振动的实时监测。整套测量系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,在转速高达 9210rpm的情况下测得的同步共振最大幅值为 0.4231mm,接近于同等条件下国外的测量结果,从而验证了整套测量系统的可靠性。 展开更多
关键词 叶尖定时 振动测量 数据采集 光电传感器
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CCD 摄象机参数标定新技术 被引量：27
3
作者 段发阶 张健新 叶声华 《计量学报》 CSCD 北大核心 1997年第4期294-299,共6页
提出了一种新的高精度的摄象机光学参数及几何参数的标定方法，利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，首先用牛顿高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后从中间矩阵中分离出其它模型参数；为解决非线性搜索的初... 提出了一种新的高精度的摄象机光学参数及几何参数的标定方法，利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，首先用牛顿高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后从中间矩阵中分离出其它模型参数；为解决非线性搜索的初值问题，采用线性化方法、简单迭代法求得中间矩阵的初值。理论及实际应用表明，该标定方法速度快、精度高。 展开更多
关键词 摄象机 标定 光学参数 几何参数
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拔丝模孔形计算机视觉检测技术 被引量：11
4
作者 段发阶 叶声华 +1 位作者 王春和 吴迈 《光电工程》 EI CAS CSCD 1996年第3期72-76,共5页
拔丝模是拔丝工业中的重要零件，是控制拔丝精度的关键，目前一般用显微镜或投影仪检测孔形质量，检测精度低、速度慢。文中论述了用计算机视觉检测技术实现拔丝模孔形全自动测量的方法。作者依此完成了“拔丝模孔形自动测量仪”的研制... 拔丝模是拔丝工业中的重要零件，是控制拔丝精度的关键，目前一般用显微镜或投影仪检测孔形质量，检测精度低、速度慢。文中论述了用计算机视觉检测技术实现拔丝模孔形全自动测量的方法。作者依此完成了“拔丝模孔形自动测量仪”的研制与开发，研制出的仪器已交付天津市金刚石工具厂实际使用。实际应用结果表明，用视觉检测技术开发的“拔丝模孔形自动测量仪”测量精度满足实际要求，速度快。 展开更多
关键词 拔丝模 孔径测量 孔探仪 机器视觉 检测
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摄象机参数高精度求解方法 被引量：3
5
作者 段发阶 张健新 叶声华 《光电工程》 CAS CSCD 1998年第1期61-66,共6页
提出了一种新的高精度的摄象机参数的求解方法。文章利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，模型中考虑了摄象机镜头的径向畸变和切向畸变，首先利用牛顿—高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后再从中间矩阵中分... 提出了一种新的高精度的摄象机参数的求解方法。文章利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，模型中考虑了摄象机镜头的径向畸变和切向畸变，首先利用牛顿—高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后再从中间矩阵中分离出其它模型参数；为解决非线性搜索的初值问题，采用线性化方法或简单迭代法初求得中间矩阵，从而加快了非线性搜索的速度，提高了非线性搜索的精度。理论及实际应用表明，该摄象机参数的求解方法速度快、精度高。 展开更多
关键词 摄象机 镜头 畸变 参数最优化 透视变换
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光纤干涉测距系统及其定位信号处理 被引量：2
6
作者 段发阶 杨蓓 +1 位作者 谢娟 叶声华 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期34-36,61,共4页
提出一种将目标定位过程和测量过程分开的绝对距离测量系统。系统引入光纤干涉方法提高了其柔性和抗干扰性能 ,并利用已精确标定的光纤组实现了量程的倍增 ,扩大了系统的测量范围。文中论述了系统的基本原理和数字化定位信号处理系统 。
关键词 光纤干涉仪 距离测量 光程调谐 信号处理
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一种新型光纤干涉测距系统及其定位信号处理 被引量：1
7
作者 段发阶 杨蓓 +1 位作者 谢娟 叶声华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期178-181,共4页
本文提出一种新型的光纤干涉测距系统 ,可以测量 1m以上的绝对距离。整个系统采用两部分干涉结构 ,分别对目标进行定位、光程调谐以及对距离的测量 ,并通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围。文中论述了系统的基... 本文提出一种新型的光纤干涉测距系统 ,可以测量 1m以上的绝对距离。整个系统采用两部分干涉结构 ,分别对目标进行定位、光程调谐以及对距离的测量 ,并通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围。文中论述了系统的基本测量原理及其数字化定位信号处理系统 。 展开更多
关键词 光纤干涉测距系统 定位信号处理 光纤干涉仪 光程调谐 光程倍增 A/D转换
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摄像机参数高精度求解方法
8
作者 段发阶 张健新 叶声华 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期140-140,共1页
摄像机参数高精度求解方法段发阶张健新叶声华（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室３０００７２）提出了一种新的高精度摄像机参数的求解方法。利用透视变换理论建立了摄像机数学模型，模型中全面地考虑了摄像机镜头的径向畸变... 摄像机参数高精度求解方法段发阶张健新叶声华（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室３０００７２）提出了一种新的高精度摄像机参数的求解方法。利用透视变换理论建立了摄像机数学模型，模型中全面地考虑了摄像机镜头的径向畸变和切向畸变。首先利用牛顿－高斯非线... 展开更多
关键词 摄像机参数 高精度求解 非线性搜索 求解方法 中间矩阵 初值问题 精密测试 简单迭代法 线性化方法 透视变换
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计算机视觉技术在电子网板检测中的应用研究
9
作者 段发阶 张健新 +1 位作者 叶声华 王春和 《光电工程》 CAS CSCD 1996年第2期66-72,共7页
随着彩色显象管向高分辨率发展，对其中的重要部件电子网板的精度要求也越来越高。文中论述了利用计算机视觉检测技术和自动控制技术实现电子网板高精度、全自动检测系统的方法。提出了具有高精度的边缘提取算法和二维视觉中几何尺寸检... 随着彩色显象管向高分辨率发展，对其中的重要部件电子网板的精度要求也越来越高。文中论述了利用计算机视觉检测技术和自动控制技术实现电子网板高精度、全自动检测系统的方法。提出了具有高精度的边缘提取算法和二维视觉中几何尺寸检测算法；讨论了系统参数的标定方法。系统尺寸检测精度优于１μｍ。 展开更多
关键词 电子网板 彩色显象管 机器视觉 测试技术
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抑制光纤检波器系统光强波动影响的解调方法 被引量：14
10
作者 王凯 田长栋 +4 位作者 施清平 王利威 段发阶 张敏 廖延彪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1593-1600,共8页
基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数... 基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数解调新方案不仅可以补偿生成载波时直接调制DFB光源带来的高频光强波动干扰,也可以抑制其他因素造成的光强随机波动给采用定常系统参数解调带来的影响。实验结果表明:内调制DFB激光器,采用非线性函数解调方案比线性组合方案在谐波抑制方面优势明显,两者HSR平均值相差达26.37 dB;当系统光强降低50%,非线性函数解调方案的结果 HSR平均值优于线性组合方案得到的结果,两者相差达17.53 dB。 展开更多
关键词 光纤检波器 相位生成载波 光强波动 伴生调幅 非线性函数 查找表
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基于线阵CCD钢板表面缺陷在线检测系统的研究 被引量：33
11
作者 胡亮 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期200-203,共4页
为了全面科学地评估钢板表面质量,有效地控制生产流程,设计了一套智能无损检测系统来实现对钢板表面缺陷的在线检测。基于模块化设计思想,检测系统由新型LED光源、明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD传感器件、FPGA嵌入式处... 为了全面科学地评估钢板表面质量,有效地控制生产流程,设计了一套智能无损检测系统来实现对钢板表面缺陷的在线检测。基于模块化设计思想,检测系统由新型LED光源、明暗域结合成像光学系统、高速高分辨率线阵CCD传感器件、FPGA嵌入式处理系统和友好的人机接口组成。检测钢板宽度最大为1800mm,运行速度不大于1.5ms,振动幅度小于1mm,要求所达到的横纵向检测分辨率为0.8mm×0.8mm,缺陷尺寸检测误差不大于1mm。系统对钢板表面的气泡、夹杂、结疤、划伤和压痕等主要缺陷进行无损检测,能够实现缺陷自动分类,对缺陷数据自动存档、屏幕显示、打印、存储和报警功能。样机系统在硬件和软件上易于升级,并可扩展到其他相关领域。 展开更多
关键词 计量学 钢板 表面缺陷 线阵CCD 在线检测 现场可编程的逻辑门阵列(FPGA)
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基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法 被引量：28
12
作者 欧阳涛 郭文力 +1 位作者 段发阶 李孟麟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期249-252,257,共5页
为掌握旋转叶片在不同工作转速下的振动特性,利用叶尖定时测振系统对旋转叶片进行振动测试。分析了基于变速扫频测量的速矢端迹法理论,设计了一种多传感器辨识叶片同步振动的新方法。运用该方法对某型号航空设备的旋转叶片进行振动测量... 为掌握旋转叶片在不同工作转速下的振动特性,利用叶尖定时测振系统对旋转叶片进行振动测试。分析了基于变速扫频测量的速矢端迹法理论,设计了一种多传感器辨识叶片同步振动的新方法。运用该方法对某型号航空设备的旋转叶片进行振动测量实验,准确地辨识出不同转速下旋转叶片的振动倍频、动频、振幅及阻尼系数等参数。频率和振幅辨识重复性精度分别高达0.007 2 Hz和5.7μm。正确绘制出叶片振动坎贝尔图,实验辨识结果与叶片理论设计结果基本一致。 展开更多
关键词 叶尖定时 旋转叶片 同步振动 倍频遍历
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间断相位法测量叶片同步振动幅值的研究 被引量：12
13
作者 张玉贵 段发阶 +2 位作者 方志强 欧阳涛 叶声华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期183-186,共4页
叶片发生同步振动时,采集到的振动信息大为减少,给振动的分析带来很大困难。针对该问题,基于非接触式叶尖定时测振原理,采用间断相位法对振动幅值进行分析,并对间断相位法的测量原理进行了推导分析以及计算机仿真,具有重要的理论价值,... 叶片发生同步振动时,采集到的振动信息大为减少,给振动的分析带来很大困难。针对该问题,基于非接触式叶尖定时测振原理,采用间断相位法对振动幅值进行分析,并对间断相位法的测量原理进行了推导分析以及计算机仿真,具有重要的理论价值,为同步振动幅值的测量打下理论基础。 展开更多
关键词 同步振动 叶尖定时 间断相位法 旋转叶片 幅值测量 5+2布局
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带钢表面缺陷视觉检测系统关键技术研究 被引量：25
14
作者 张洪涛 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期216-219,共4页
为满足钢板表面缺陷在线检测系统宽幅面、高速、高分辨率的检测要求,讨论了基于线阵CCD的钢板表面缺陷视觉检测系统实现的关键技术;优化设计了视觉检测系统的光学照明部分,以检测不同类型的缺陷。通过软件系统的特殊设计,以保证实时在... 为满足钢板表面缺陷在线检测系统宽幅面、高速、高分辨率的检测要求,讨论了基于线阵CCD的钢板表面缺陷视觉检测系统实现的关键技术;优化设计了视觉检测系统的光学照明部分,以检测不同类型的缺陷。通过软件系统的特殊设计,以保证实时在线检测。针对缺陷图像低对比度、高噪声的特点,提出了基于灰度统计特性的图像边缘检测方法,并实现了对缺陷图像的自适应阈值分割。依据图像的缺陷统计特性,定义了缺陷的灰度、几何等特征量,用于缺陷分类。本系统样机已在实验室环境下运行。 展开更多
关键词 计量学 表面缺陷 在线检测 线阵CCD 边缘检测
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基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识ESPRIT方法 被引量：11
15
作者 李孟麟 段发阶 +2 位作者 欧阳涛 孔祥洪 季茂林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期18-21,共4页
基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。介... 基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。介绍该方法的理论依据,推导了频率估计解模糊的具体步骤,通过计算机仿真和模拟振动平台气激实验分析该方法频率估计性能,验证了其在工程实践中的有效性。 展开更多
关键词 叶尖定时 叶片振动 频率辨识 欠采样 旋转不变子空间(ESPRIT)
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单线阵CCD系统的表面凹坑缺陷检测方法 被引量：13
16
作者 韩芳芳 段发阶 +1 位作者 张宝峰 段晓杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期116-120,共5页
为解决表面凹坑缺陷与其他平面表面缺陷同时在线检测的问题,提出一种基于单线阵CCD系统进行表面凹坑缺陷检测的方法.根据光辐射照射模型和相机成像模型,建立了基于单线阵CCD的凹坑检测数学模型,由模型推导出图像像素灰度与凹坑深度的关... 为解决表面凹坑缺陷与其他平面表面缺陷同时在线检测的问题,提出一种基于单线阵CCD系统进行表面凹坑缺陷检测的方法.根据光辐射照射模型和相机成像模型,建立了基于单线阵CCD的凹坑检测数学模型,由模型推导出图像像素灰度与凹坑深度的关系,利用特定光源和光照角度的关系,进行表面凹坑缺陷的检测.结果表明,由于凹坑边缘部位深度的渐变引起CCD输出电压信号的渐变,凹坑图像呈现边缘像素灰度渐变现象,且随光源光照角度的降低,凹坑图像特征更加突出.边缘灰度渐变的图像特征成为凹坑缺陷与其他平面缺陷相区别的重要特征,有利于凹坑缺陷的检测与识别. 展开更多
关键词 机器视觉 表面缺陷检测 凹坑检测 线阵CCD系统 汇聚线光源
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光纤耦合效率与接收光强计算研究 被引量：13
17
作者 王宇华 李志华 +1 位作者 段发阶 叶声华 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期42-44,58,共4页
由于用近似方法计算出的光纤耦合效率和接收光功率与实验测量之间存在差异,有必要探讨更准确的计算方法以满足应用的需要。通过对径向变量的积分,导出了在高斯光强分布下对接收光纤端面进行面积分计算的一元积分式,从而可以快速准确地... 由于用近似方法计算出的光纤耦合效率和接收光功率与实验测量之间存在差异,有必要探讨更准确的计算方法以满足应用的需要。通过对径向变量的积分,导出了在高斯光强分布下对接收光纤端面进行面积分计算的一元积分式,从而可以快速准确地对光纤的耦合效率和接收光功率进行数值计算。对62.5/125多模光纤的耦合效率和接收光功率进行的数值计算和实验测量说明,光纤的耦合效率只有用准确的数值计算才能给出与实际相符合的计算结果。使用芯径较大的接收光纤测量出射光束的近场光强分布时,光纤接收光强分布较光束的光强分布有较大的展宽,其相对误差甚至可达60%。 展开更多
关键词 光纤耦合 光纤传感器 耦合效率 接收光强 高斯光束
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一种小型中阶梯光栅光谱仪的光学设计 被引量：16
18
作者 冯帆 段发阶 +2 位作者 伯恩 吕昌荣 梁春疆 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期20-25,共6页
随着信息时代光谱分析技术的飞速发展，光谱仪器的高精度、低干扰、体积小型化等性能优势使其成为各领域各行业的优选信息获取手段。本文以光学设计的基本原理为指导、中阶梯光栅为核心、宽波长范围和高分辨力为设计目标，设计了一种基... 随着信息时代光谱分析技术的飞速发展，光谱仪器的高精度、低干扰、体积小型化等性能优势使其成为各领域各行业的优选信息获取手段。本文以光学设计的基本原理为指导、中阶梯光栅为核心、宽波长范围和高分辨力为设计目标，设计了一种基于切尼尔-特纳型光路结构的小型中阶梯光栅光谱仪系统。通过理论分析和计算，确定了系统的结构参数，并使用Zemax软件进行光学仿真。结果表明，该系统在200～800 nm的波段上理论分辨力优于0.1 nm。 展开更多
关键词 光谱分析 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅 切尼尔-特纳结构
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一种快速亚像素边缘检测方法研究 被引量：30
19
作者 张洪涛 段发阶 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期263-265,270,共4页
提出了一种新的亚像素边缘检测方法。此种方法先经过传统模板算子确定边缘的大致位置 ,然后用曲线拟合方法求出边缘的精确位置 ,经过粗、精两次定位 ,在不牺牲速度的情况下 ,就可获得亚像素级的定位精度。由于B 样条函数所具有的优越性... 提出了一种新的亚像素边缘检测方法。此种方法先经过传统模板算子确定边缘的大致位置 ,然后用曲线拟合方法求出边缘的精确位置 ,经过粗、精两次定位 ,在不牺牲速度的情况下 ,就可获得亚像素级的定位精度。由于B 样条函数所具有的优越性能 。 展开更多
关键词 亚像素边缘检测 图像处理 计算机视觉 B-样条函数
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基于两步法线阵CCD标定技术研究 被引量：14
20
作者 张洪涛 段发阶 +1 位作者 丁克勤 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期311-313,共3页
线阵CCD具有高采集率、宽视场的优点,一般应用在高速扫描系统中,CCD与扫描物间的相对位姿不仅影响扫描范围,而且影响其扫描精度,所以需要高精度标定CCD位姿参数。文中首先给出了线阵CCD全位姿的数学模型,通过不断对模型的变换处理,将模... 线阵CCD具有高采集率、宽视场的优点,一般应用在高速扫描系统中,CCD与扫描物间的相对位姿不仅影响扫描范围,而且影响其扫描精度,所以需要高精度标定CCD位姿参数。文中首先给出了线阵CCD全位姿的数学模型,通过不断对模型的变换处理,将模型参数分离为两组,分别表征CCD的视范围及物像映射关系,两者既独立又相互联系,可以独立进行标定,简化了标定过程。 展开更多
关键词 计量学 线阵CCD 两步法 标定
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