Technological Innovation
引向器30线阵CCD 相机在小型车辆车底扫描中的应用 刘剑峰，郝 兵，吕益良，郑诗杨，吴彦举
（洛阳中信成像智能科技有限公司，河南 洛阳 471000）
摘要：在保证各种重要机关和部口的安全，对进出车辆进行全面检查是必要的，其中尤其注重车辆底部的检查。因此，本文讲述了如何利用搭载线阵射线机的车底扫描设备进行高效全面的车辆底盘安全检查从而实时地得到一张高质量的完整清晰的小型汽车底盘图像。 石墨冷铁关键词：线阵相机；车底扫描；图像拼接
随着科技的发展，机动车辆变得越来越普及，不法分子利用机动车辆空间隐蔽性从事非法活动已经在全球范围内对人们生活及地区稳定性方面产生日益严重的影响。因此，利用车辆底盘进行犯罪活动的高发率，对汽车底盘进行快速高效的安全检查显得尤为必要。 汽车底盘距离地面的高度往往很小，具有隐匿性，给检查工作带来了诸多困难。为了克服这些问题，利用数字成像设备进行车辆底盘成像的软硬件系统，即车底扫描成像系统。该系统通过数字摄像设备和图像处理技术得到车辆底盘的完整清晰图像，安检人员只需查看电脑屏幕上显示的车底盘扫描图像，便可实现快速对过往车辆的底盘进行检查，判断有DD LM0558
无异样，并且配合各种执行机构对可疑车辆实施拦截或扣留。
1 线阵CCD 相机原理 线阵相机在视觉领域中是一类特殊的视觉机器。它的传感器只有一行感光元素，使其拥有高扫描频率和高分辨率。线阵相机的典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。当被检测的物体通常匀速运动，利用一台或多台相机对其逐行连续扫
描，以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图像一行一行进行处理，或者对由多行组成的面阵图像进行处理。 线阵相机的具体工作原理如图1
所示。
图1 线阵相机工作原理图
由于线阵CCD 相机每次只拍一行像素，故对于图像畸变的控制有着不错的效果，当被拍摄物体沿与像素阵列垂直的方向运动时，线阵CCD 相机连续高速逐行扫描，将这些像素行拼接起来就构成车辆底盘图像。线阵相机的快门时间为微秒级，所以对一般情况的车底检查有良好的成像检查效果。
线阵相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率 , 它可以准确测量到微米。本文采用的是2048像素线阵CCD 相机。归
结来讲，CCD 线阵相机相比面阵相机有如下优势： （1）扫描行的坐标由光栅提供，高精度的光栅尺的示值精度可高于面阵CCD 像元间距的制造精度，从这个意义上讲，线阵CCD 获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵CCD 图像。
（2）最新的线阵CCD 亚像元的拼接技术可将两个CCD 芯片的像元在线阵的排列长度方向上用光学的方法使之相互错位1/2个像元，相当于将第二片CCD 的所有像元依次插入第一片CCD 的像元间隙中，间接“减小”线阵CCD 像元尺寸，提高了CCD 的分辨率，缓解了由于受工艺和材料影响而很难减小CCD 像元尺寸的难题，在理论上可获得比面阵CCD 更高的分辨率和精度。
2 线阵相机参数设定及特点 线阵相机对帧率的设定，是依靠行频和每帧输出的行高来决定
的，也可解释为设定线阵相机的帧率，需要设定行频和输出行高，来间接设定帧率。 线阵相机关键参数关系如下公式：
exp line 1T N f f frame ≤= （1）
公式（1）中line f 为行频，exp T 为单行曝光时长，frame f 为帧率，N
为每帧输出行高。由于线阵相机的感光原件整体面积远小于面阵相
机，所以线阵相机的感光度也要比面阵相机弱很多。即使按照设计
的额定车速20km 每小时以下，最大化降低行频，提高曝光时间，也不能满足正常曝光要求。为了解决此问题，除了在参数设定上，将曝光时间提高至最高，并且我们在整体方案中添加辅助光源。另外，车辆不同的配速，对整体效果影响较大，以下列举了实验中最具代表性的几组不同参数组合获得的结果。
朱晓驰表1 线阵相机不同参数组合表
曝光时长（ms）
金刚石磨头
行频（Hz）
车速（km/h）
100 2048 20 100
2048 10 80 1024 15 50多倍频感应耐压试验装置
1024
10
3 小型车辆车底扫描系统硬件及组成
整体系统的硬件需求有线阵相机、监控相机、I/O 传感器及其控制器、辅助照明等。其中线阵相机用于扫描车辆底盘，监控相机用来抓拍车牌照片及日常监控，I/O 传感器及其控制器用来自动控制流程运作，辅助光源为线阵相机提供光源照明，具体相对关系如图2所示。
图2 硬件组成关系图
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