光电成像器件的应用——十字标尺摄像机及应用 实验目的 (1)通过实验，了解光电成像器件CCD的成像应用。 (2)通过检测，基本了解十字标尺摄像机的应用。 实验内容 (1)观察十字标尺摄像机的输出图像； (2)用十字标尺摄像机进行水准测量(最好在室外不平坦地方进行)； (3)用十字标尺摄像机进行定向与定位(最好在室外不平坦地方进行)； (4)用十字标尺摄像机进行图像测量。 注：根据条件可选择室外1，2，3或室内1，4进行。 实验所用设备器材 (1)武汉光电公司的十字标尺摄像机及摄像机电源与摄像镜头1套； (2)带同轴电缆线的小型轻便监视器1台(含220V交流电源插座线板1支)； (3)水准仪三角架或照相机等三角架1个(最好带垂线)； (4)圆形水准气泡2～4个； (5)黑白相间的水准标尺或黑白相间的标杆(最好有放圆形水准气泡的垂直于标杆的支架)2～4根； (6)已经过校验的钢卷尺1个； (7)手拿的小型计算器1个； (8)记录的纸与书写笔若干等。 实验基本原理 近年来，随着光电技术、计算机技术、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，光电成像器件应用于摄像机也在迅速地发展。并且，对拾取视频图像的摄像机的功能要求也越来越高。先后出现了如黑白型、彩色型、超低照度型、超动态型、、日夜转换型、红外夜视型、无线移动型、网络型、自动聚焦型、高速球型、带十字丝型以及各种超小型与隐蔽型等摄像机。 为了满足图像测量与目标瞄准等的需要，目前有一种性能优越的高、中清晰度的十字标尺摄像机。所谓十字标尺摄像机，即带刻度十字丝的摄像机，其十字标尺，是用字符图形视频叠加而成。这种十字标尺摄像机的组成及工作原理框图，如下图所示。 由图可看出，这种摄像机除由摄像镜头、一般摄像机的CCD或CMOS固体图像传感器部分、定时脉冲驱动及同步信号产生部分、视频信号处理(含预处理、切割、压缩、校正、混消隐、AGC、视频放大与输出等)部分、以及电源等五大组成部分外，还加有十字标尺形成的字符图形视频叠加与十字标尺视频信号部分等。 由此看出，只要在黑白或彩色普通摄像机上，加上十字标尺形成的字符图形视频叠加与十字标尺视频信号部分的单独模块板，即可形成十字标尺摄像机。 这种十字标尺摄像机的十字标尺有白色或黑色两种，由用户自行选定。十字标尺摄像机的这种白色或黑色的十字标尺，如下图(a)与(b)所示。 显然这样，就可以方便地用来进行检测，如可根据目标所与垂直丝的刻度的多少，可估算出目标的尺寸；根据目标所在的象限等，可估算出目标运动的速度和方向等。 这种十字标尺摄像机可作如下的应用： 1．十字标尺摄像机在测量方面的应用 (1)可用于建筑、道路、水渠等建设测量中的水准及水准面测量； (2)可作下沉、变形与倾斜等的位移测量； (3)是进行图像测量最好的工具； (4)可作定向与定位； (5)可作物体的表面形貌与立体测量。 2．十字标尺摄像机在军事方面的应用 (1)可用于对目标的瞄准； (2)可估测出目标的距离与大小； (3)可估算出移动目标的运动速度和方向。 此外，十字标尺摄像机还可用于预报各种灾害等。