第五章
實驗結果與討論
5.1 5.2
5.1 一維影像感測信號分析
5.1.1 線感測器對灰階的靈敏度測試
在啟動整各系統之前,我們需先對線感測器再掃描時對掃描物體的反應做一有系統分析。首先我們採用如圖5.1(a)所示之單調黑白圖形讓線感測器檢測,觀察及計算其實際應用時之解析度變化。而圖5.1(b)所示乃是感測器檢測之情形,圖5.1(c)所示乃是結果放大之後的波形。
圖5.1(a) 單調之黑白條文圖形
圖5.1(b) 掃描單調黑白之感測結果
圖5.1(c) 單調黑白掃描結果之放大
由圖5.1(c)可以觀察出幾個現象:第一,線感測器對色彩、光度之敏感度極高﹔第二,其對光暗的灰度相對應電壓並沒有如預期的有很大的使用範圍。由圖 可看出,在倚靠LED光源的封閉感測下,其黑白條紋所對應的電壓值差約有。而且最重要的一點,在掃描純粹黑白圖案時,我們從其黑白邊界的地方所掃描出來的結果可發現,其電壓值並非是絕對的電壓差,而是漸次地遞增或遞減。
為確定其對不同灰階的色度有何電壓反應,我們採用如圖5.2(a)所示之不同灰階條紋圖形讓線感測器檢測。其結果如圖5.2(b)所示。
圖5.2(a) 不同灰階條紋
圖5.2(b) 掃描不同灰階條紋之結果
圖5.2(a)中,條紋灰階依序為:其20、48、70、97、127、150、176、200、225。由圖5.2(b)可清楚地看出感測器對不同灰階的靈敏度大致不錯,且白色灰階之條紋其信號明顯而穩定。但線感測器對接近高亮度之條紋,如176、200、225的這3個條紋之反應,其差異值並不如預想中的好。在這個測試當中20∼225灰度所對應的電壓值範圍約。
接著我們讓線感測器對一連續的灰階變化圖形(如圖5.3(a)所示)做一檢測,以測量出其對每一個灰階之相對電壓及反應。
圖5.3(a) 連續灰階變化之條紋
其感測結果如圖5.3(b)所示。在連續灰階變化的長條圖中,其兩端每一個區塊的灰階差約2,而中間部分的區塊其灰階差約8,越往中間區塊之間的灰階差越大。從圖5.3(b)中我們也可以很真實地觀察到這個現象。
圖5.3(b) 連續灰階變化測試全圖
圖5.3(c) 連續灰階變化測試圖(x4)
圖5.3(c)所示是圖5.3(b)放大4倍的情形,我們可以大致地在波形圖中觀察到,在每個連續區塊當中,有極其短暫的低電壓訊號產生。圖5.3(d)所示是圖5.3(b)放大10的波形圖,圖中所示之波形是取灰階變化最大的中間區塊部分來放大,從圖5.3(d)中我們可以更明顯地觀察到其區塊之間有著約2個pulse左右的低電壓產生。
圖5.3(d) 連續灰階變化測試圖(x10)
為了探查這個現象產生的原因,我們先從原掃描的圖形特徵開始著手。我們採用的方法是:打開一種影像處理軟體,開啟這個連續灰階變化長條圖,並把長條圖放到最大,接著運用影像處理軟體的工具檢查每一個區塊之間的灰階值變化現象。最後,我們查證出此區塊在設計漸進灰階時,其繪製方式在灰階變化的解析度並不高,以致於其在灰階的變化上採用區塊式的方式,故在灰階變化中,區塊與區塊之間的灰階變化差異越增明顯,在區塊與區塊之間產生了很大的區隔線條以玆分別。故在線感測器掃描時,因為其解析度很高,所以也把這種現象給明顯地表現出來。
圖5.4 單個檢測波示意圖
圖5.4所示是為一個檢測波的全波圖形。在此圖中,我們可以明顯地觀察出以下幾點特徵:
- 單個檢測波之波峰、波谷電壓差約有左右。
- 每一個檢測波,全波所佔的時段約。
- 在波峰、波谷及電壓上昇跟下降的階段,有很明顯的雜訊產生。雜訊的振幅及功率並不高,但其頻率很高,屬於一種高頻雜訊。
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