【正文】 覺系統(tǒng)對芯片姿態(tài)進行判斷。這樣一來，芯片放置系統(tǒng)的動作就是單目視覺系統(tǒng)坐標系與機械手坐標系的匹配問題。坐標轉換的過程便簡化為圖像坐標系與機械手坐標系的轉換，并進一步得到圖像上的二維坐標信息與世界坐標系的轉換。圖311中系統(tǒng)坐標系為XOY也是機械手的坐標系是絕對的，xoy是圖像坐標系，其中是圖像坐標系的原點，放置點的坐標…在整個系統(tǒng)坐標中也是絕對的，并且圖像坐標系x，y軸與整個系統(tǒng)的坐標軸是重合的。 圖像坐標系與機械手坐標系轉換圖像坐標系與機械手坐標系的轉換可以通過純平移矩陣實現(xiàn)，若為圖像坐標系的表示形式，為初始機械手坐標系矩陣表達形式，由式（）有： ()其中，T為平移矩陣將式（）以增廣矩陣形式表示為 () 式中：為空間某點在機械手坐標系下的坐標值，為圖像坐標系原點在機械手坐標系下的坐標值，即攝像機坐標系和機械臂坐標系之間的轉換參數(shù)，是本節(jié)研究內(nèi)容需要求解的參數(shù)。機械手吸取芯片進入CCD攝像機坐標系進行角度校正時，通過旋轉機械手的角度來完成的，由公式表達 ()其中R為33旋轉矩陣，本文中Z方向為零，帶入可得： ()因為Z方向上為零整理可得 ()式中，為機械手坐標系轉過的角度，這里規(guī)定的方向遵循右手定則。角度實際上就是機械手回轉過的角度，可以有角度傳感器給出（這里的與上文中的是一個概念）。角已知，芯片中心坐標已知，這樣我們就能知道校正之后的芯片在整個系統(tǒng)中的絕對坐標，而放置芯片的位置也是絕對的，這樣我們通過計算就能知道機械手平移多少就能將芯片放置在指定的位置。7）理想圖像坐標系的精度分析在系統(tǒng)坐標系和圖像坐標系放置完之后，兩個坐標系之間不可能放置的平行，這時候我們就需要在運算過程中進行補償。如圖316所示：圖316 兩坐標系示意圖具體步驟如下：① 用機械手行至攝像機坐標系的的左頂點即圖中的C點。② 沿著Y軸負向移動一段距離（不超過像機的寬）即圖中的B點。③ 再沿著X軸負向到達相機的邊緣D點。④ 取C點為（0，0），CB距離可以得到，DB距離也可以得到。通過公式： ()這樣我們就能得到CCD坐標系與系統(tǒng)坐標系的傾斜角Φ的值。將其帶回式（）即可得到 ()帶入可得： ()其中Φ已經(jīng)求出，可以由機械手的移動得到，Z方向上為零，的值也是機械手移動得到的，這樣就可以知道圖像坐標系和系統(tǒng)坐標系的轉換關系。這樣我們就可以求出小型機械手的具體移動量，來對CMOS芯片進行精準的定位。第4章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn) 軟件設計與實現(xiàn)是整個系統(tǒng)的靈魂。通過前兩章的研究工作，完成了本檢測系統(tǒng)的檢測與圖像處理及跟蹤的原理和硬件設計。本章主要介紹在此基礎上的系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作。檢測系統(tǒng)軟件是用戶和設備之間的橋梁，主要是針對用戶的系統(tǒng)軟件的界面，對采集到的圖像進行顯示和實時的處理，上位機與下位機的通信等。設計工作包括兩個部分內(nèi)容：以STC89C58RD+單片機為核心的控制及通信系統(tǒng)軟件設計；計算機終端上的軟件設計。系統(tǒng)軟件設計的目標是實現(xiàn)圖像采集、圖像的濾波及圖像閾值分割、邊緣檢測、目標的提取、圖像顯示、計算機與單片機通信、步進電機的控制等。軟件主要完成以下幾方面的工作：圖像采集及屏幕顯示、圖像處理中的圖像的平滑化也就是通常所說的濾波、檢測算法運算及提取目標后的結果顯示、串口通信模塊的實現(xiàn)。圖像采集及顯示模塊主要完成采集圖像到屏幕實時顯示的控制；圖像處理的常用算法是對采集的圖像進行各種濾波處理，比較其效果選擇一種有效快速的方法提取運動目標的位置信息并顯示其結果；串口通信模塊的實現(xiàn)主要是與單片機之間的通信協(xié)議，以及各種方法的實現(xiàn)過程。系統(tǒng)軟件的結構框圖如圖41所示。界面顯示模塊系統(tǒng)軟件串口通信模塊圖像存儲模塊圖像處理模塊圖像采集模塊圖41系統(tǒng)軟件的結構框圖 軟件實現(xiàn)的主要流程初始化結束獲得設備端口退出？開始調(diào)入圖像開始預覽圖像平滑化閾值分割提取機械手信息坐標變換串口通信輸出N NNNNYYNFOU NNNN圖42軟件實現(xiàn)的主要流程圖圖像采集模塊主要負責采集圖像信息，為后面的數(shù)據(jù)處理和計算提供支持，圖像采集的軟件開發(fā)是在安裝完成微視提供的驅動之后，進行二次開發(fā)。圖像采集的程序流程圖如圖43所示獲得圖像設備端口采集圖像信息開始預覽圖像初始化結束圖43圖像采集的程序流程圖圖像處理的程序流程圖圖44所示。獲得圖像的數(shù)據(jù)存儲進行濾波處理特征提取進行顯示初始化結束圖44圖像處理的程序流程第5章 總 結本課題將圖像處理技術與自動控制技術相結合設計并實現(xiàn)了一套基于面陣CCD的小型機械手定位系統(tǒng)，能夠實時對精度要求高的機械手進行準確定位，并控制機械手進行有效操作。自動定位系統(tǒng)是一個比較復雜的系統(tǒng)，圖像處理計算工作是整個系統(tǒng)當中首要的也是最重要的一部分，只有在正確的計算出機械手的位移量，才有可能對小型機械手進行精確的定位，所以，圖像處理工作直接影響到后續(xù)工作能否繼續(xù)。但由于篇幅的關系，本文只對整個定位工作做一個相對完整的介紹。致 謝本論文是在邸旭老師的精心指導下順利完成的。論文工作的選題、試驗、書寫以及審定工作都離不開老師的悉心指導和熱心的幫助。導師那種治學嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度、誨人不倦的師者風范以及在學術研究上的敏銳的洞察力給我留下了終生難忘的印象，所有這一切都形成了光輝的典范，必將指引我在未來的工作學習和工作中不斷地走向進步，成為我一生中最寶貴的財富。通過這次畢業(yè)設計，我把理論和實踐結合在了一起，通過對本課題的初步探索，讓我對CCD有關的成像知識有了一定的認識，并對這一課題產(chǎn)生了很濃的興趣，在這一段時間里非常感謝知道老師對我的悉心教導。四年的大學生活很快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句話，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是一個新的征程，要把所學的知識應用到實際實踐中去?；厥姿哪辏〉昧诵┰S成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關心和愛護。四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的回憶。最后，我要特別感謝邸旭老師、張輝老師、馬靜芳學姐和段明君師兄。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了我巨大的幫助與鼓勵，使我能夠順利完成畢業(yè)設計，在表示衷心的感謝。邸老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚理論水平都使我受益匪淺。他無論在理論上還是在實踐中，都給我與我很大的幫助，使我得到不少的提高，這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導。在本論文的完成過程中，邸老師給予我學習上、生活上以很大的關懷和幫助。當研究遇到困難時，老師不辭辛苦在實驗室為我講解CCD的成像原理及設計要點，讓我在實踐中更深層次的了解理論；當我查閱資料不得法時，學姐和師兄教我學會如何更有效的利用資源；當我對畢業(yè)論文的書寫迷茫時，邸老師給我提出嚴格要求和寶貴建議。再次，向尊敬的老師致以最崇高的敬意和最衷心的感謝！最后向支持我完成學業(yè)的家人表示感謝。參考文獻[1] 雷玉堂，葉聲華，光電檢測技術，北京：中國計量出版社，2010[2]“ChargeCoupled Bevices”(Ed.)SpringerVerlag Berlin Heidelberg New York 1980[3]王以鳴譯，電荷轉移器件[美]，科學出版社，1979[4]清華大學電子教研室，數(shù)字電子技術基礎（上、下冊），1981[5]Hiroshi Nakajima,Daisuke Matsuura, Naohisa Anabuki,et al Performance of an Analog ASIC Developed for Xray CCD Camera Readout SystemOnboard Astronomical Satellite [ J ]. IEEE Transactions on Nuclear Science,2009[6] Baruffaldi F, Bettuzzi, Bianconi D, et al. An Innovative CCD Based High Resolution CT System for Analysis of Trabecular Bone Tissue [ J ]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2006[7]郝鵬飛,張新軍，董志國,等?；诿骊嘋CD的高精度測量技術及應用，天津大學學報,2008。[8]陳繼焱,何東升，基于FPGA的高分辨率雷達圖像采集系統(tǒng)，儀表技術與傳感器, 2007。[9]劉紅喜,李長江,孫俊喜，基于DSP的圖像采集及處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，電子技術應用,2009。[10]夏麗娟,郭峰,常丹華，電子技術,2009。[11]李建昂,張文錦,周杏鵬，基于CPLD的實時圖像采集系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，儀器儀表與分析監(jiān)測,2008。[12]黃潤龍，基于FPGA的高速同步串行總線設計，電訊技術, 2008,[13] Hilda Faraji, James W Noise Removalin Digital Images. IEEE Transactions on Image Processing,2006.[14]STC89C51RC/RD+系列單片機器件手冊，2007，11.[15]易迅等，步進電機最佳升降頻的研究，微特電機，,P25[16], coordinate measuring machine vision system[J].Computers inIndustry,1999,(38):239248.[17]譚思亮,鄒超群等編著，Visual C++串口通信工程開發(fā)實例導航。北京：人民郵電出版社。2003．[18]鄭敏張，啟衡．，,2002,1012[19]趙峰，吳常泳，紅外與毫米波學報，,2003[20]Kunitani,S。Kobayashi,K。Mitsuhashi,W.。A new structure of spatial filters for object of the 41st SICE Annual Conference,2002,Pages: 6[21]王慶有編著．CCD應用技術．天津：天津大學出版社，20