2. Измерение размера элемента матрицы с помощью штриховой миры

Видеокамере предъявляется на расстоянии симметричная штриховая мира с периодом (см. рис. 3).

Рис. 3 – Штриховая мира (решетка)

На рис. 4 показана схема формирования телевизионного изображения штриховой миры с помощью видеокамеры, а на рис.5 показана схема проекции изображения миры на ФПЗС-матрицу.

На матрице формируется изображение миры с увеличением, равным отношению фокусного расстояния объектива к расстоянию до миры:

.

Изображение периода миры

Рис. 4 – Формирование телевизионного изображения

1-непрозрачные полосы, 2-прозрачные, 3-полупрозрачные (серые), 4- выходное устройство, 5- видеоусилитель

Рис.

5 – Оптическая схема проекции миры на ПЗС-матрицу

Распределение освещенности в изображении миры показано на рис. 6, а на рис. 7 показано пространственное распределение чувствительности матрицы

Рис. 6 – Распределение освещенности в изображении решетки

Рис. 7 – Пространственное распределение чувствительности элементов ПЗС-матрицы

При удалении миры от ПЗС-камеры до расстояния изображение периода уменьшается и уменьшается количество элементов матрицы, приходящееся на один период. В связи с этим наблюдается уменьшение контраста изображения, который зависит от соотношения периода и размера элемента матрицы.

На определенном (максимальном) расстоянии наблюдается изображение с неустойчивым контрастом: при поперечном смещении решетки контраст изображения то появляется, то пропадает. Этот случай соответствует попаданию двух элементов матрицы на один период изображения решетки ( см. рис. 8,9):

Рисунок 8 – Положение штрихов миры на ПЗС матрице при отсутствии взаимного смещения центров элемента матрицы и штриха

Рисунок 9 – Положение штрихов миры на ПЗС матрице при смещении центра элемента матрицы относительно центра штриха

При известном периоде решетки и измеренном расстоянии находится размер элемента матрицы:

Практическая часть

1. Измерение углового поля зрения видеокамеры

1.1. Установить тест-объект (лист бумаги с известным форматом 297х210 мм) на таком расстоянии от видеокамеры, чтобы его изображение полностью вписывалось в экран монитора.

1.2. Произвести измерение рулеткой этого расстояния (L₁).

1.3. Измерить линейные поля зрения в горизонтальной и вертикальной плоскостях (L_2x, L_2y).

1.4. Произвести вычисления угловых полей зрения по формулам:

, .

2. Измерение формата фпзс-матрицы

2.1. Произвести вычисления горизонтального и вертикального размеров ФПЗС-матрицы по формулам:

,

при фокусном расстоянии объектива видеокамеры равном .