十字線攝像機

隨著光電等高新科學技術的發展，計算機視覺、圖像網路傳輸、圖像測量等技術均得到了蓬勃的發展，CCD與CMOS固體圖像感測器及套用也迅速地發展起來。並且用這種固體圖像感測器構成的攝像機在各領域的套用已十分廣泛，對攝像機的功能要求也越來越高。如有黑白型、彩色型、超低照度型、日夜轉換型、紅外夜視型、自動聚焦型以及各種超小型與隱蔽型等等。

但為了滿足圖像測量與目標瞄準等的需要，出現了一種性能優越的高、中清晰度的帶刻度與不帶刻度兩種十字線的黑白與彩色攝像機。

基本介紹

• 中文名：十字線攝像機
• 外文名：Cross line camera

十字線攝像機的組成及原理

帶刻度的十字線或無刻度的十字線可用光刻工藝製成，但也可用字元圖形視頻疊加而成。帶刻度十字線的攝像機就是用後者製成的。這種攝像機的效果如左圖所示。

帶十字線工業相機

這種攝像機主要由CCD固體圖像感測器、定時脈衝驅動及同步信號產生部分、視頻信號處理部分（含預處理、切割、壓縮、校正、混消隱、AGC、視頻放大與輸出等）、鏡頭與字元圖像視頻疊加部分等。

由此看出，與普通攝像機不同的是多了一個字元圖形視頻疊加部分。正由於有了這一部分（帶刻度十字線的字元圖形），才可以輸出帶刻度十字線的視頻信號。

十字線攝像機的套用

帶刻度十字線攝像機除可用於一般的監控系統外，主要套用如下:

帶十字線工業相機的套用

可作水準及水準面測量

可代替專業貴重的光學或雷射水準儀作水準測量與水準面測量。如將十字線攝像機放在水準儀三角架或照相機等三角架上，將水準氣泡放攝像機上調氣泡居中後，則十字線中心或水平線所對之景物的高度即為攝像機與三腳架的已知高度。若將十字線攝像機沿三腳架轉一圈，則十字線中心或水平線所視景物的高度即為同一水準面。若周圍有一些水準標尺，則很快算出水準標尺所立地方的高差，因而可用於建築、道路、水渠等的建設測量。

可做位移、變形與傾斜測量

它可用於對大地測量一、二等點，大型建築物，如高樓大廈、寶塔、古文物建築、高大煙囪、水壩、大堤等的位移、變形與傾斜測量。

具體方法是：將帶刻度十字線攝像機儘量裝置在一穩固不變的支撐物上，將十字線中心對準大地測量一、二等鋼架點、對準高樓大廈、寶塔、古文物建築、高大煙囪、水壩、大堤等某一固定標誌點、整天、整月、整年的監測，看這一固定標誌點離開十字線中心的位移與離開方向等。並可根據十字絲上的刻度，估算出其日、月、年的位移量與傾斜變形量。

可作物體的表面形貌與立體測量

如將十字線對準物體的某一高度，並記錄存貯下來然後用固定的高差△Z，將不同的高度一一記錄存貯。顯然根據這些存貯記錄值，即可獲得該物體的表面形貌與立體測量

可作定向與定位

如可用十字線定道路、隧道、涵洞建設的方向、以及大型機械與自動生產線等的安裝定位。

可用於對目標的瞄準

如在軍事上可將十字線中心用於對目標的瞄準，並可根據十字絲的四個象限判斷目標的方位等。

可估測出目標的距離與大小

因為所使用攝像機的圖像感測器的尺寸（長、寬、對角線）與所用鏡頭的焦距是已知的，再根據十字線上目標的寬與高所占的刻度值,即可根據下列公式估算出目標的距離D。

即 D=fH/h= fV/v

式中f為鏡頭的焦距；H與V為目標的寬和高；h與v為圖像感測器的寬與高。顯然，要估算出目標在監視器上的大小，必須綜合考慮系統的放大倍數。如對1/2英寸的圖像感測器，其放大倍數為：

M1(1/2英寸)=f/12.5mm

對1/3英寸的圖像感測器，其放大倍數為：

M1(1/3英寸)=f/8mm

而監視器的放大倍數為：

M2=監視器的對角線值/圖像感測器的對角線值

若使用對角線為9英寸的監視器和1/2英寸的圖像感測器，（對角線為8mm=0.315英寸），則：

M2=9英寸/0.315英寸=28.57

因此，系統的整體放大倍數為：

M=M1×M2

可估算出移動目標的運動速度和方向

因為根據目標在監視器上移動的距離，再結合記下目標在這段距離內的時間，即可估算出其移動的速度。此外，根據十字線的四個象限也可判斷出目標移動的方向。

總結

普通攝像機加上帶刻度十字線的字元圖形與視頻混合疊加後，即可組成一種新的帶刻度十字線的攝像機，這樣其套用就大為增加。這種帶刻度十字線的攝像機不僅可廣泛套用于軍事上，而且還可以套用於民用測量上。文中所述的套用也只是初步的，如稍加改裝，再配合其它一些相關裝置，將可使這種攝像機的套用更為廣泛。