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### 摄像测量学原理与应用研究 #### 摄像测量学的内涵和发展历史 **摄像测量学**（Videometrics 或 Videogrammetry）是近年来快速发展的一个交叉学科领域，它融合了传统**摄影测量学**（Photogrammetry）、**光学测量**（Optical Measurement）、**计算机视觉**（Computer Vision）以及**数字图像处理分析**（Digital Image Processing and Analysis）等多个学科的优势。 ##### 1. 摄像测量学的内涵 - **定义**: 摄像测量学主要研究利用摄像机、照相机等工具拍摄动态或静态场景得到的序列图像或单帧图像，通过应用数字图像处理分析技术，结合各种目标的三维信息求解和分析算法，实现对目标结构参数或运动参数的测量和估计。 - **内涵**: 可分为两个主要方面： - 物体的空间三维特性与成像系统间的成像投影关系，涉及测量学的基本原理。 - 从单幅或多幅图像中高精度地自动提取和匹配图像目标，主要涉及计算机视觉和图像分析技术。 随着摄影测量的三角测量理论和计算机视觉的多视几何理论的发展成熟，摄像测量学更多地关注图像目标的自动、高精度识别定位与匹配问题。此外，与常规图像处理不同的是，摄像测量更加注重目标提取定位的精度。 **成像与重建**：将三维空间中的物体成像到二维图像上是一个退化过程，摄像测量学的核心在于如何通过分析二维图像来重建目标的三维信息。为了进行精确的二维、三维定量测量，摄像测量必须将图像与成像系统及其参数紧密联系起来，而普通的图像处理通常不考虑成像系统参数。因此，摄像系统的高精度标定是摄像测量的重要组成部分。传统摄影测量往往涉及专业的摄影测量型相机，而摄像测量则更倾向于使用普通的摄像机或照相机，通过不同的标定方法使其满足测量需求。 ##### 2. 摄像测量学的发展历史 - **摄影测量学**：自1839年摄影术诞生后，摄影测量学便开始了其发展历程。从模拟摄影测量到解析摄影测量，再到当前的数字摄影测量阶段，摄影测量学已经形成了一个非常完善的理论体系。尽管摄影测量学在硬件设备和算法复杂性方面存在较高要求，但它在国家测绘、军事应用以及大型结构测量领域取得了广泛应用。 - **光学测量**：光学测量既可以指广义上的所有使用光的测量方法，也可以特指使用专门光学设备进行的测量活动。在光学工程领域，光学测量强调精度，涉及各种光学仪器和技术。 - **计算机视觉**：作为一门新兴学科，计算机视觉自20世纪80年代起迅速发展，涵盖了从理论、算法到硬件及应用的多个方面。尽管计算机视觉领域多数应用侧重于目标识别、图像理解和监控等方面，但对于测量精度的要求相对较低。 在学科发展的历程中，摄影测量学、光学测量以及计算机视觉这三个领域相对独立地发展，它们分别在地理学、光学工程以及计算机科学等领域中形成，并拥有各自独特的理论体系和优势。随着这些领域之间交流的加深，摄像测量学得以综合各个领域的优点，成为了一个集多学科优势于一体的综合性学科。 摄像测量学不仅在理论和技术上实现了突破，而且在实际应用中也展现出了广阔前景，特别是在需要高精度测量的场合下具有不可替代的作用。未来，随着相关技术的不断进步，摄像测量学有望在更多领域发挥重要作用。

本设计分享的是基于CD4511制作的数显逻辑笔DIY制作，见附件下载该逻辑笔制作讲解及电路和PCB源文件。逻辑笔是采用不同颜色的指示灯或数码管指示数字电平高低的仪器，它是测量数字电路一种简便的测试测量工具。使用逻辑笔可以快速检测出数字电路中有故障的芯片。CD4511数显逻辑笔应用领域如截图: CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点:具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511数显逻辑笔电路截图: 附件内容截图: 可能感兴趣的项目设计: 微型电压表逻辑笔(原理图+PCB源文件+程序源码+说明书等)，链接:https://www.cirmall.com/circuit/2279/detail?3

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传统的调制度测量轮廓术在进行系统的标定时，需要将标准平面多次精密移动，以建立调制度与实际物理高度的映射关系，同时还要对摄像机进行单独的标定。提出一种新的用于调制度测量轮廓术系统的高度映射与相机同时标定的方法。该方法用一个含有多个台阶的标定模块代替传统的调制度测量轮廓术标定方法中使用的标准平面及复杂的平移定位系统，多个高度相同但空间离散分布的台阶构成多个虚拟校准平面，虚拟平面上的调制度分布是通过一个拟合过程实现的，同时多个台阶的中心点还可以作为立体靶标用于相机标定。这种标定方法的特点是：只需要一次扫描测量过程就可以完成系统的标定，包括建立调制度与高度的映射关系和对相机的标定。阐述了该标定方法的原理，并给出实验结果说明了该标定方法的有效性。

基于LabVIEW的双通道示波器源码：实现电压、时间精确测量与频谱分析功能,LabVIEW双通道示波器源码：电压时间精准测量与频谱分析工具,labview 双通道示波器源码，电压及时间测量，频谱分析， ,LabView; 双通道示波器; 源码; 电压测量; 时间测量; 频谱分析;,LabView双通道示波器源码：电压、时间测量与频谱分析工具 本文档集合了关于LabVIEW软件开发的双通道示波器源码的研究与开发内容，该示波器源码的核心功能在于精确测量电压和时间参数，并具备频谱分析的能力。LabVIEW是一种图形化编程语言，广泛应用于数据采集、仪器控制以及工业自动化等领域，特别适合用于实现复杂的测量任务和数据分析。 文档详细介绍了双通道示波器源码的设计理念和实现方法，包括了引言部分，该部分强调了双通道示波器源码在电压测量、时间测量以及频谱分析中的应用价值和意义。在电压测量方面，源码能够准确捕获并记录电压变化，为电力系统监控和故障诊断提供了技术支持。在时间测量方面，源码通过双通道的同步采样，能够对快速变化的信号进行精确的时间定位，对于研究动态过程和时间序列分析尤为重要。频谱分析功能则能够对信号进行频域转换，帮助工程师了解信号的频率构成，从而优化信号处理和滤波设计。 文档中还提到了LabVIEW双通道示波器源码的设计与实现，这可能涉及到了软件的编程框架、用户界面设计、数据处理算法等关键环节。设计过程中可能会使用LabVIEW强大的数据处理能力和图形化界面设计工具，以实现直观易用的操作界面和高效准确的数据处理流程。 在技术细节上，双通道示波器源码通过LabVIEW编程环境实现了对信号的实时采集、处理和显示。源码中可能集成了各种信号处理算法，比如数字滤波、信号放大、波形叠加等，这些算法对确保信号质量和测量精度至关重要。此外，源码还可能具备用户自定义的功能，允许用户根据具体需求调整测量参数，优化测量结果。 文档的文件名称列表中包含多个文件，其中包含“双通道示波器源码电压及时间测量与频谱分析一引言”等字样，表明文档可能包含了系列文章或者报告，这些文档不仅涵盖了技术背景、设计思路，可能还包括了一些案例研究、操作指南和设计实现的具体细节。文件列表中还包括了一个图片文件“1.jpg”，这可能是一张示波器界面的截图或者是设计草图，用于直观展示双通道示波器源码的功能和操作流程。 值得注意的是，尽管文档中提到了“哈希算法”，但在给出的文件名称列表中并未明确体现出哈希算法的具体应用。因此，哈希算法在本文档中的角色并不明确，可能是在某些高级功能或安全特性中有所涉及，但这需要进一步的资料来确认。 该文档集合了关于基于LabVIEW的双通道示波器源码的研究与开发内容，详细介绍了其在电压测量、时间测量以及频谱分析中的应用，同时提供了一系列技术文档和设计图纸，对于工程师和科研人员来说具有很高的参考价值。

内容概要：本文详细介绍了LabVIEW双通道示波器的源码实现，涵盖电压测量、时间测量以及频谱分析三个主要功能。电压测量部分重点讲解了幅值检测Express VI的参数设置，特别是‘消除直流偏移’选项的应用，使得测量更加稳定。时间测量则通过光标控制子VI实现了动态光标的精准时间差计算，并解决了缩放视图时可能出现的问题。频谱分析方面，采用Hanning窗函数进行加窗补偿，确保频谱幅值的准确性。此外，还探讨了触发系统的设计，利用反馈节点构建状态机来实现复杂的触发条件。最后，文中提到采样缓冲区大小的选择并非传统的2^n长度，而是选择了1000个样本，以优化波形显示效果。 适合人群：对LabVIEW有一定了解，希望深入研究双通道示波器实现原理的工程师和技术爱好者。 使用场景及目标：适用于需要开发或改进双通道示波器项目的团队和个人，旨在提高电压、时间和频谱测量的精度与稳定性。 其他说明：文中提供了大量实际操作中的经验和技巧，如采样缓冲区大小的选择、触发系统的实现等，这些都是理论书籍中难以获得的知识。

在自动测控系统中，常需要测量和显示有关电参量。目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器，由于互感器的非理想性，使得变比和相位测量都存在较大的误差，常需要采用硬件或软件的方法补偿，从而增加了系统的复杂性。采用霍尔检测技术，可以克服互感器这些缺点，能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号，并且达到原副边不失真传递，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中，是替代互感器的新一代产品。在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。 　　1 测量原理 　　1．1 霍尔效应原理

在自动测控系统中，常需要测量和显示有关电参量。目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器，由于互感器的非理想性，使得变比和相位测量都存在较大的误差，常需要采用硬件或软件的方法补偿，从而增加了系统的复杂性。采用霍尔检测技术，可以克服互感器这些缺点，能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号，并且达到原副边不失真传递，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中，是替代互感器的新一代产品。在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。 　　1 测量原理 　　1．1 霍尔效应原理

《基于霍尔传感器电参量测量系统的设计》 在现代自动测控系统中，精确测量和显示电参量是至关重要的。传统的测量方法通常依赖于变压器式的电压和电流互感器，但由于互感器本身的非理想特性，如变比误差和相位偏差，导致测量结果的不准确，需要额外的硬件或软件补偿，增加了系统的复杂性。霍尔传感器的出现为解决这些问题提供了新的解决方案。霍尔传感器能够测量从直流到高频交流的各种电信号，同时保持原副边信号不失真传递，还能实现主电路与控制电路的电气隔离，因此在微机测控系统和智能仪表中得到了广泛应用，成为互感器的理想替代品。 霍尔效应是霍尔传感器工作的基础。当一个N型半导体薄片在垂直于其表面的磁场中通过电流时，由于洛伦兹力的作用，电荷会在导体两端形成一个电动势，即霍尔电压。霍尔电压与电流、磁感应强度和霍尔常数或乘积灵敏度有关。这使得霍尔传感器可以用来测量与其相关的各种电参量。 利用霍尔传感器测量电参量的原理是，通过控制霍尔传感器的电流或磁场，可以间接测量与之相关的未知量。例如，保持电流恒定时，可以通过测量霍尔电压来确定磁感应强度，从而测量电流或电压。反之，如果磁场恒定，通过霍尔电压和电流的关系可以测量电压。这使得霍尔传感器可以用于测量交流电的功率因数、电功率和频率。 系统的结构通常包括霍尔传感器、信号调理电路、多路转换开关、A/D转换器、单片机以及显示装置。被测电参量首先由霍尔传感器转化为电压信号，经过调理电路和多路开关处理后，通过A/D转换器送入单片机。单片机，如89C51，作为系统的主控制器，接收并处理数据，用户可以通过键盘选择测量的电参量类型，测量结果则通过数码管或液晶显示器显示。 对于电压和电流的测量，霍尔电流传感器采用磁平衡原理，通过反馈电路动态平衡原边和副边的磁场，确保输出电流与输入电流成比例。同样，电压测量可以通过在原边线圈中串联电阻，将电流转换为电压进行测量。此外，通过霍尔传感器的输出电流和适当的电阻，可以实现电压形式的输出，进一步简化测量和显示环节。 对于功率和功率因数的测量，霍尔传感器可以配合其他电路，如电压和电流的乘法器，计算瞬时功率，进而积分得到有功功率。频率测量则可以通过检测交流信号的周期来实现。在测量特高压交流电压时，需要先通过隔离变压器降低电压，再进行测量。 基于霍尔传感器的电参量测量系统以其高精度、低误差和简单的设计，为电参量的测量提供了高效可靠的方法。随着技术的发展，霍尔传感器的应用将进一步拓宽，为电力系统、工业自动化等领域带来更精确的测量手段。