CN107330877A

CN107330877A - 光纤显示区偏移量调整方法及系统

Info

Publication number: CN107330877A
Application number: CN201710446952.XA
Authority: CN
Inventors: 李楚元
Original assignee: Shanghai Yu Software Technology Co Ltd
Current assignee: Connaught instrument (China) Co. Ltd.
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: CN107330877B

Abstract

本发明提出一种光纤显示区偏移量调整方法及系统，该方法包括：获取图像传感器靶面图像；提取图像中的边缘信息，以得到图像中的电极棒的边缘信息；根据电极棒的边缘信息进行直线数据提取，计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX,pY)；根据电极棒尖端的列位置pY及光纤显示区的宽度计算水平偏移量，以调整光纤显示区在图像中的水平位置；根据电极棒尖端的行位置pX、或根据电极棒尖端的行位置pX和光纤显示区的高度确定垂直偏移量的起始偏移位置，以一定量作为垂直偏移调整量来调整垂直偏移，从而逐步调整光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准。偏移量可得到更快速准确的调整，一定程度上优化了接续损耗。

Description

光纤显示区偏移量调整方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤熔接技术领域，尤其涉及的是一种光纤显示区偏移量调整方法及系统。

背景技术

在光纤熔接技术中，裸光纤的直径一般为125μm，用于传输信号的纤芯，其直径只有不到10μm，如果使用摄像头将裸光纤直接成像到CMOS图像传感器靶面上，裸光纤的成像尺寸太小，所占像素很少，图像的细节相对较少，给后期的图像识别和处理带来很大的难度。在光纤熔接机的实际应用中，通过对裸光纤进行放大，参看图1，也就是在裸光纤V与摄像头C之间增加一个显微镜M，这样裸光纤V在CMOS靶面上的实际成像尺寸将增大，细节更丰富。光源L发出的光垂直照射在裸光纤V上，通过显微镜M被放大后投影在摄像板的CMOS靶面上。

光纤熔接系统需要两组如图1所示的装置，且视野上呈垂直关系，如图2所示，包括相对设置的光源LX和摄像头CX，相对设置的光源LY和摄像头CY，处于同一平面的两个电极棒E1、E2与裸光纤V。由于两个电极棒E1、E2相对同一组图1装置的位置有差异，在CMOS靶面上会出现电极棒的投影一侧长，一侧短。

带状光纤熔接机主要由放电系统和成像系统构成，其原理是利用光学成像系统显示光纤切割完成的端面情况，利用推进电机将光纤端面推进到熔接位置，然后由电极棒发出高压电弧将两根裸光纤熔接成一根。熔接过程中，采集的图像数据的亮度越均匀，提取的光纤端面位置、电机推进量等参数就越准确，熔接效果就越好，接续损耗就越小。那么，如何从CMOS靶面上截取指定大小且亮度均匀的图像数据呢？现有技术是通过人工手动调整CMOS偏移量来截取指定大小且亮度均匀的图像数据，通过人工手动来调整CMOS偏移量，不仅效率低，而且容易产生人为误差，从而影响接续损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤显示区偏移量调整方法及系统，偏移量可得到更快速准确的调整，一定程度上优化了接续损耗。

为解决上述问题，本发明提出一种光纤显示区偏移量调整方法，包括以下步骤：

S1：获取图像传感器靶面的包含光纤显示区的图像；

S2：对所述图像进行图像预处理，提取图像中的边缘信息，以得到图像中的电极棒的边缘信息；

S3：根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取，计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX，pY)，其中，行位置pX为所述电极棒的尖端位置在图像高度方向上的值，列位置pY为所述电极棒的尖端位置在图像宽度方向上的值；

S4：根据电极棒尖端的列位置pY及所述光纤显示区的宽度计算水平偏移量，以调整所述光纤显示区在图像中的水平位置；

S5：根据电极棒尖端的行位置pX、或根据电极棒尖端的行位置pX和所述光纤显示区的高度确定垂直偏移量的起始偏移位置，以一定量作为垂直偏移调整量来调整垂直偏移，从而逐步调整所述光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S4中，计算水平偏移量的公式如下：

HorOff＝pY-CAM_W/2；

其中，CAM_W为光纤显示区的宽度。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S5包括以下步骤：

S51：计算垂直偏移量VerOff的起始偏移位置VOS；VOS＝pX-CAM_H，其中，CAM_H为光纤显示区的高度；或者，VOS＝pX；

S52：在图像的第pY列上，从垂直偏移pX-CAM_H开始，垂直偏移量依次减小一定数量的像素，并根据减小量来调整光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准，即查找到合适的垂直偏移量；或者，在图像的第pY列上，从垂直偏移pX开始，依次增加一定数量的像素，并根据增加量来调整光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准，即查找到合适的垂直偏移量。

根据本发明的一个实施例，每次光纤显示区在图像中的垂直位置得到相应的调整后，对光纤显示区的四个角部的局部图像分别求亮度平均值，该四个角部的局部图像的亮度平均值同时满足下面标准，则查找到合适的垂直偏移量：

标准一，STD-DIFF＜I1、I2、I3、I4＜STD+DIFF；

标准二，0≤Max-Min＜DIFF；

标准三，该四个角部的局部图像的亮度平均值的标准差最小；

其中，I1、I2、I3、I4分别为光纤显示区的四个角部的局部图像的亮度平均值，Max、Min分别为该四个角部的局部图像的亮度平均值中的最大值和最小值，STD是标准亮度值，DIFF是标准值下允许的误差。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S3中，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取得到多个直线数据后，计算图像上半部分和下半部分的直线数据数量，以数量多者的部分中的直线数据来计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX，pY)。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：通过直线数据提取算法提取所述电极棒的边缘信息中的直线数据，存储数据到数据结构pLine[y]，其中y表示直线数据的列号，y的取值范围是0～(CMOS_W-1)，当第y列上没有直线上的点时pLine[y]＝0，否则pLine[y]＝x，其中x是直线数据第y列的行号；CMOS_W为图像的宽度；

S32：定义出现在图像上半部分的直线数据个数为TOP_NUM，出现在下半部分的直线数据个数为BOT_NUM，均初始化为0；逼历数据结构pLine[y]，如果直线数据出现在上半部分，则TOP_NUM个数累加，否则BOT_NUM个数累加；

S33：定义数组X1[]、Y1[]，存储随列号、行号均增加的直线数据；定义数组X2[]、Y2[]，存储随列号增加、行号减小的直线数据；逼历数据结构pLine[y]，过滤掉直线数量少的图像部分的直线数据，将所需电极棒两侧的直线数据存储至X1[]、Y1[]和X2[]、Y2[]中；

S34：根据X1[]、Y1[]和X2[]、Y2[]的直线数据分别拟合出两直线，求得两直线交点，作为所述电极棒的尖端位置(pX，pY)。

根据本发明的一个实施例，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取包括以下步骤：

T1：将直角坐标系下的电极棒的边缘信息的目标点映射到极坐标系上，所有过点(x，y)的直线都满足极坐标方程ρ＝x cos θ+y sin θ，0≤θ≤π......(a)，其中，ρ是从原点到直线的距离，θ为直线的法线和x轴的夹角；

T2：计算ρ的最大值，CMOS_W为图像的宽度，CMOS_H为图像的高度；

T3：建立一个数组K[i]，存储θ的可能取值

T4：在参数空间(ρ，θ)里建立一个累加数组H[ρ，θ]，设置数组H[ρ，θ]中每个数组元素的初始值都为0，将ρ映射为的就近取整θ则映射为i；

T5：对边缘信息中的点(x，y)及i的所有可能取值依次代入式(a)，得ρ＝x*cos(K[i])+y*sin(K[i])，对[ρ，θ]映射的数组元素进行累加，

T6：对数组H[ρ，θ]进行峰值检测，得出被检测到的直线的参数ρ和θ；

T7：根据被检测出的直线的参数ρ和θ，逼历图像，对[ρ，θ]代入式(a)使等式成立的点(x，y)进行标记，提取标记的数据作为直线数据。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将图像进行二值化处理；

S22：对二值化的图像进行消噪降噪处理；

S23：提取图像中的边缘信息，以得到图像中的电极棒的边缘信息。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S1中，从原始图像中获取四个局部图像，对四个局部图像进行拼接得到包含光纤显示区的图像，其中各个局部图像的拼接部位存在重叠。

根据本发明的一个实施例，用于带状光纤熔接机中，调整一个或两个图像传感器的靶面，使得光纤显示区在各图像中的水平偏移量和垂直偏移量得到相应调整。

本发明还提供一种光纤显示区偏移量调整系统，包括：

图像获取单元，获取图像传感器靶面的包含光纤显示区的图像；

边缘提取单元，对所述图像进行图像预处理，提取图像中的边缘信息，以得到图像中的电极棒的边缘信息；

直线提取单元，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取，计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX，pY)，其中，行位置pX为所述电极棒的尖端位置在图像高度方向上的值，列位置pY为所述电极棒的尖端位置在图像宽度方向上的值；

水平偏移调整单元，根据电极棒尖端的列位置pY及所述光纤显示区的宽度计算水平偏移量，以调整所述光纤显示区在图像中的水平位置；

垂直偏移调整单元，根据电极棒尖端的行位置pX、或根据电极棒尖端的行位置pX和所述光纤显示区的高度确定垂直偏移量的起始偏移位置，以一定量作为垂直偏移调整量来调整垂直偏移，从而逐步调整所述光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：通过图像处理技术捕获电极棒在靶面图像中的尖端边缘，并通过直线检测及交点计算方法定位电极棒尖端位置，由于电极棒与光纤显示区的位置关系已确定，因而可以通过电极棒尖端位置及电极棒与光纤显示区的位置关系来确定光纤显示区在图像中的位置关系，从而精确确定水平偏移量和垂直偏移量，可实现自动化偏移调整，工作人员不再需要做繁琐的手动调整与检测，减少了调整时间，提高了调整效率，还可避免由于手动调整而产生的人为误差，从而降低接续损耗。

附图说明

图1为现有的光纤成像装置的结构示意图；

图2为现有的光纤熔接系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例的光纤显示区偏移量调整方法的流程示意图；

图4为本发明一实施例的偏移量定义用的图像示意图；

图5为本发明一实施例的电极棒尖端位置及光纤显示区偏移状态的图像示意图；

图6a～6d为本发明一实施例的图像预处理及边缘提取的图像示意图；

图7为本发明一实施例的直线提取后的局部图像示意图；

图8a为本发明一实施例的直线方程的坐标示意图；

图8b为本发明一实施例的单点Hough变换后的坐标示意图；

图9为本发明一实施例的局部图像拼接的图像示意图；

图10a为本发明一实施例的局部图像示意图；

图10b为本发明一实施例的局部图像拼接完成后的图像示意图；

图11为本发明一实施例的光纤显示区的亮度检测时所选区域的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图3，在一个实施例中，光纤显示区偏移量调整方法包括以下步骤：

S1：获取图像传感器靶面的包含光纤显示区的图像；

其中，步骤S4和步骤S5的顺序可以调换，步骤S1-S3的顺序可以理解是依次执行的。

光纤显示区的大小可根据图像中的有用信息区域大小需要来定义，是用来观察光纤熔接的区域，可以通过图1和图2中的光源进行照亮，从而在图像一定区域中显示光亮。光纤显示区在整个图像传感器(图像传感器可以为但不限于CMOS图像传感器)靶面中的位置用偏移量来定义，如图4所示，垂直偏移量VerOff、水平偏移量HorOff两个参数表征了光纤显示区在图像传感器靶面中的位置信息，光纤显示区的区域的大小定义为CAM_H*CAM_W，图像的大小定义为CMOS_H*CMOS_W。

本发明的光纤显示区偏移量调整方法可替代繁琐的人工调整，不仅提高了工作效率，而且还消除了由于依靠人肉眼观测而导致的人为误差，从而起到一定优化接续损耗的作用。下面对光纤显示区偏移量调整方法进行具体的描述，但不应以此为限。

在一些熔接机中，在熔接工作中，用来实时刷新显示光纤动态画面的内存不多，而且为保证动态画面的流畅性，需要在内存中存储多帧图像，而图像数据本身较大，因而会出现内存不足的问题。另外，靶面图像上也会存在无用的数据。因而需要找到大小合适的光纤显示区，然而光纤显示区一般在靶面图像上会有一定的偏移量，因而需要进行偏移调整。

本发明实施例的光纤显示区偏移量调整方法用于带状光纤熔接机中，调整一个或两个图像传感器的靶面，使得光纤显示区在各图像中的水平偏移量和垂直偏移量得到相应调整。尤其适用于基于sam9G45平台的带状光纤熔接机设备。

具体的，测试机可以是基于sam9G45平台的带状光纤熔接机，采用的CMOS图像传感芯片的分辨率为2592*1944。sam9G45平台中ARM与FPGA的芯片内存是分开的，各自为64MB，对于要实时刷新显示光纤动态画面的FPGA来说，用于刷新X、Y两个摄像头动态画面的内存各自仅有16MB，为使画面流畅，采用8帧，2MB/帧，来存储动态画面。CMOS靶面上一帧的图像数据约有5MB，对于FPGA来说内存不足，而且CMOS靶面上的图像数据并非全为图像分析及图像显示所需要的数据。以普通12芯带状光纤的物理宽度为例，选取的光纤显示区的分辨率为1120*1024。

在步骤S1中，获取图像传感器靶面的包含光纤显示区的图像。该图像用来进行后续的图像显示及处理，获取的图像是图像传感器靶面的完整图像，当然可以完整获取，也可以分局部获取后拼接而成。

优选的，步骤S1中，从原始图像中获取四个局部图像，对四个局部图像进行拼接得到包含光纤显示区的图像，其中各个局部图像的拼接部位存在重叠，避免拼接存在缝隙或数据遗漏。当然，也可分更多个或更少个局部图像提取，只要能够还原靶面实图即可。每次获取的局部图像可以转存到其他的内存中，避免内存不足的问题。该局部图像的尺寸可以与光纤显示区的尺寸相同，以便于调整阶段与显示阶段提取图像更为方便，当然不作为限制。

将四个局部图像拼接还原图像传感器靶面实图，参看图9，其中的1、2、3、4部分分别对应图10a中的四幅图像，1部分取行0～CAM_H、列0～CAM_W的数据，2部分取行0～CAM_H、列GAP_HOR～CAM_W的数据，3部分取行GAP_VER～CAM_H、列0～CAM_W的数据，4部分取行GAP_VER～CAM_H、列GAP_HOR～CAM_W的数据。其中：GAP_HOR＝CAM_W*2-CMOS_W；GAP_VER＝CAM_H*2-CMOS_H。还原后的图像传感器靶面实图如图10b。

S2：对步骤S1中获取的图像进行图像预处理，提取图像中的边缘信息，以得到图像中的电极棒的边缘信息。图像预处理可使边缘信息提取过程减少无用数据，更准确。

进一步的，步骤S2可以包括以下步骤：

S21：将图像进行二值化处理；

S22：对二值化的图像进行消噪降噪处理；

其中，步骤S21中，二值化处理是图像分割的一种方法，就是将图像的每个像素灰度值与某个设定好的阈值相比较后重置为0或255的过程。本实施例采用最大类间方差法来确定阈值。

具体的，定义图像传感器的靶面完整实图为I，如图6a所示，前景和背景的分割阈值记作t，最佳门限定义为T，属于前景的像素点的个数占整幅图像的比例记为ω1，其平均亮度为μ1，背景像素点的个数占整幅图像的比例为ω2，其平均亮度为μ2。图像的总平均亮度记为μ，类间方差记为g。

设图像包含L个灰度级0，1...，L-1，灰度值等于i的像素点的个数为N(i)，图像的总像素点数为：

N＝N(0)+N(1)+...+N(L-1) (1)

灰度值等于i的像素点的概率为：

P(i)＝N(i)/N (2)

门限t将整幅图像分割成暗区C1和亮区C2，则有：

μ＝sum(i*P(i))，(0≤i＜L) (3)

ω1＝sum(P(i))，(0≤i＜t) (4)

μ1＝sum(i*P(i))/ω1，(0≤i＜t) (5)

ω2＝1-ω1 (6)

μ2＝(μ-ω1μ1)/ω2 (7)

g＝ω1(μ1-μ)²+ω2(μ2-μ)² (8)

将式(6)、(7)代入式(8)，得到等价公式：

G＝max{g(t)|0＜t＜L-1} (10)

选择使类间方差为最大值G时的门限t作为最佳门限T。根据门限T将图像分割成明暗两部分，分割之后的图像从图6a变为图6b。

图像分割完成之后执行步骤S22，消除噪声。由于图像受到噪声的影响，所提取的边缘特征图像通常会出现边缘的间断以及空洞，并且整个图像范围内可能存在噪声点干扰这些干扰可以通过开运算与闭运算或它们的连续组合等处理得到有效改善。本实施例中采取一次开运算消除噪声。

具体的，可以采用已有算法进行处理，定义结构元素以及待进行消噪处理的二值图像X，则经过开运算(先腐蚀后膨胀)消噪处理的图像Y为：Y＝imopen(X，B)，消除噪声后的图像从图6b变为图6c。

图像消除噪声之后执行步骤S23，提取边缘。目的是将电极棒的边缘提取出来。边缘提取的算法有多种可选。

具体的，定义边缘提取后的图像为Z，调用MATLAB边缘提取函数edge，Z＝edge(Y，′canny′)，其中参数Y是消除噪声之后的图像，‘canny'是一种边缘检测算子。

在步骤S3中，根据步骤S2中获得的电极棒的边缘信息进行直线数据提取，计算直线交点确定电极棒的尖端位置(pX，pY)，其中，行位置pX为所述电极棒的尖端位置在图像高度方向上的值，列位置pY为所述电极棒的尖端位置在图像宽度方向上的值。

在一个实施例中，步骤S3中，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取得到多个直线数据后，计算图像上半部分和下半部分的直线数据数量，以数量多者的部分中的直线数据来计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX，pY)。由于光纤熔接系统中通常有左右两个电极棒，因而拍摄的图像中会存在图像上半部分和下半部分均有一电极棒，只是上下的电极棒长短有差，本实施例优选采用图像中电极棒较长的部分，例如图像的上半部分中的电极棒比下半部分的长，则采用上半部分的电极棒，通过直线数据量的多少来确定电极棒的长度，可实现自动化计算，且减少数据量，可加快调整时间。

具体的，步骤S3可以包括以下步骤：

S33：定义数组X1[]、Y1[]，存储随列号、行号均增加的直线数据；定义数组X2[]、Y2[]，存储随列号增加、行号减小的直线数据；逼历数据结构pLine[y]，过滤掉直线数量少的图像部分的直线数据，将所需电极棒两侧的直线数据存储至X1[]、Y1[]和X2[]、Y2[]中；当电极棒集中在上半部分而提取的部分直线数据在下侧，或电极棒集中在下半部分而提取的部分直线数据在上侧，则对应下侧或上侧的直线数据可以过滤掉；

S34：根据X1[]、Y1[]和X2[]、Y2[]的直线数据分别拟合出两直线，求得两直线交点，作为所述电极棒的尖端位置(pX，pY)。电极棒的尖端位置(pX，pY)也即在图像靶面的坐标。

由于两个电极棒相对的位置有差异，在图像传感器靶面上会出现电极棒的投影一侧长、一侧短，因此在两侧的电极棒处于完全准直状态下，在分析计算偏移量时，以画面中电极棒长的一侧为准，滤除短的一侧的直线数据。

霍夫变换是数字图象处理技术中的一种有效的发现直线的算法。它是先把直角坐标系的目标点映射到极坐标系上进行累积，即先使直角坐标系平面上任意一条直线上的点均累积到极坐标系的同一点集中去，然后通过寻找极坐标系中点集的峰值来发现长直线。

进一步的，电极棒的边缘信息进行直线数据提取包括以下步骤：

T1：将直角坐标系下的电极棒的边缘信息的目标点映射到极坐标系上，在图像空间里，所有过点(x，y)的直线都满足极坐标方程ρ＝x cos θ+y sin θ，0≤θ≤π......(a)，其中，ρ是从原点到直线的距离，θ为直线的法线和x轴的夹角，如图8a所示；当将图像空间中一条直线上的所有特征点都进行这种映射后，参数空间中就会出现很多正弦曲线，所有这些正弦曲线都经过单元(ρ，θ)，这样这条直线的参数就由单元(ρ，θ)的坐标表示出来，如图8b所示；

T3：建立一个数组K[i]，存储θ的可能取值其中θ不等于0，π，π/2是为了去除斜率为0和∞的直线，只保留描述电极棒边缘信息的斜直线，降低无用数据的处理量；

T4：在参数空间(ρ，θ)里建立一个累加数组H[ρ，θ]，设置数组H[ρ，θ]中每个数组元素的初始值都为0，将ρ映射为的就近取整θ则映射为i，可使H的数组下标为正整数且与参数ρ，θ-一对应；

T6：对数组H[ρ，θ]进行峰值检测，得出被检测到的直线的参数ρ和θ；例如取峰值F＝0.6*max(H)；

由于会有多条直线数据，所以需要提取直线数据多的一侧的数据点来拟合直线，而不是直接用[ρ，θ]对应的直线来求交点。对直线数据进行筛选，可得到更准确的尖端位置，处理量也降低。

在步骤S4中，根据电极棒尖端的列位置pY及光纤显示区的宽度计算水平偏移量，以调整所述光纤显示区在图像中的水平位置。

具体的，步骤S4中，计算水平偏移量的公式如下：

HorOff＝pY-CAM_W/2；

其中，CAM_W为光纤显示区的宽度。该计算公式是以电极棒位于光纤显示区水平中央为基础的，当然不限于此，如果电极棒在光纤显示区的位置不是水平中央，则可以根据位置来调整计算公式，但是只要电极棒尖端的列位置pY及光纤显示区的宽度便可实现电极棒的水平定位。

在步骤S5中，根据电极棒尖端的行位置pX、或根据电极棒尖端的行位置pX和所述光纤显示区的高度确定垂直偏移量的起始偏移位置，以一定量作为垂直偏移调整量来调整垂直偏移，从而逐步调整所述光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准。

具体的，步骤S5包括以下步骤：

垂直偏移量的测量过程将沿第pY列进行，若电极棒较长一侧在下半部分，则从垂直偏移pX-CAM_H开始，依次减小一定量像素来查找最合适的垂直偏移量，若电极棒较长一侧在上半部分，则从垂直偏移pX开始，依次增加一定量像素来查找最合适的垂直偏移量，调整量例如是10个像素。

进一步的，参看图11，每次光纤显示区在图像中的垂直位置得到相应的调整后，对光纤显示区的四个角部的局部图像分别求亮度平均值，优选的，如图11中所示，从光纤显示区的四个角部分别取64*64个像素点的局部图像，对该四个局部图像分别求亮度平均值，亮度平均值作为评判标准的参数。该四个局部图像的亮度平均值同时满足下面标准，则查找到合适的垂直偏移量：

标准一，STD-DIFF＜I1、I2、I3、I4＜STD+DIFF；

标准二，0≤Max-Min＜DIFF；

其中，I1、I2、I3、I4分别为光纤显示区的四个角部的局部图像的亮度平均值，Max、Min分别为该四个角部的局部图像的亮度平均值中的最大值和最小值，STD是标准亮度值，DIFF是标准值下允许的误差。可以在多数满足亮度检测标准的结果中选取最优解，消除了人为操作的误差；由于选取区域的亮度更加均匀，对于接续损耗也起到了一定的优化作用。

光纤显示区的偏移调整可以通过调整图像传感器的靶面位置来实现，可以通过已计算好的偏移量控制驱动器对图像传感器的电机进行驱动，从而控制图像传感器进行水平或垂直方向上的移动，从而实现自动化的光纤显示区偏移量调整，使得偏移最小。

下面，以电极棒较长一侧在CMOS靶面完整实图下半部分为例，对光纤显示区偏移量调整方法进行更具体的实施例描述：

首先进行设定：

CMOS靶面局部图像大小：CAM_H＝1024；CAM_W＝1120；

CMOS靶面完整实图大小：CMOS_H＝1944；CMOS_W＝2144；

以水平、垂直偏移量为(0，0)，(1024，0)，(0，1024)，(1024，1024)依次取出CMOS靶面局部图像1，2，3，4，如图10a所示；拼合的完整实图I如图10b所示，其中：

GAP_HOR＝CAM_W*2-CMOS_W＝96；

GAP_VER＝CAM_H*2-CMOS_H＝104；

对完整实图I做二值化处理，设图像包含L个灰度级，其中L＝256，得到最佳门限T，将I分割成明暗两部分的二值图像X，如图6b所示。

定义结构元素调用开运算(先腐蚀后膨胀)函数得到消噪后的图像Y为：Y＝imopen(X，B)；如图6c所示。

调用MATLAB边缘提取函数edge，得到边缘提取后的图像Z为：Z＝edge(Y，′canny′)，如图6d所示。其中，‘canny'是一种边缘检测算子。

Z经过Hough变换直线检测处理后得到标记直线数据的点集，如图7，并将标记点存储到数组pLine中。经过对pLine中的数据过滤分离出电极棒两侧边缘的直线，拟合直线求交点得电极棒尖端位置坐标(pX，pY)。

水平偏移量的确定：HorOff＝pY-CAM_W/2；

垂直偏移量的确定：

以电极棒边缘数据集中在下侧为例，定义最佳垂直偏移量VerOff＝pX-CAM_H，当前最小标准差R＝255；STD＝90；DIFF＝20；垂直偏移量初始值Temp＝pX-CAM_H；

a)从光纤显示区的四个角部分别取64*64个像素点的局部图像，对该四个局部图像分别求亮度平均值，亮度平均值分别为I1、I2、I3、I4，分别判断是否满足前述实施例中的标准一，满足执行b)，否则Temp＝Temp-10，重新执行a)；

b)求出I1、I2、I3、I4中的最大值Max和最小值Min，判断是否满足前述实施例中的标准二，满足则执行c)，否则Temp＝Temp-10，重新执行a)；

c)计算该四个局部图像的亮度平均值的标准差如果该值大于R则Temp＝Temp-10，继续执行a)，否则更新R＝C，VerOff＝Temp后，Temp＝Temp-10，继续执行a)；

上述a)、b)、c)执行中如果Temp＜10则都结束执行，并设定VerOff的值为最佳垂直偏移量。

本发明还提供一种光纤显示区偏移量调整系统，包括：

垂直偏移调整单元，根据电极棒尖端的行位置pX、或根据电极棒尖端的行位置pX和所述光纤显示区的高度确定垂直偏移量的起始偏移位置，以一定量作为垂直偏移调整量来调整垂直偏移从而逐步调整所述光纤显示区在图像中的垂直位置，直至光纤显示区的亮度符合设定标准。

关于本发明光纤显示区偏移量调整系统部分的具体内容可以参考前述实施例中的光纤显示区偏移量调整方法部分的描述，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取图像传感器靶面的包含光纤显示区的图像；

2.如权利要求1所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算水平偏移量的公式如下：

HorOff＝pY-CAM_W/2；

其中，CAM_W为光纤显示区的宽度。

3.如权利要求1所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

4.如权利要求1或3所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，每次光纤显示区在图像中的垂直位置得到相应的调整后，对光纤显示区的四个角部的局部图像分别求亮度平均值，该四个角部的局部图像的亮度平均值同时满足下面标准，则查找到合适的垂直偏移量：

标准一，STD-DIFF＜I1、I2、I3、I4＜STD+DIFF；

标准二，0≤Max-Min＜DIFF；

5.如权利要求1所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取得到多个直线数据后，计算图像上半部分和下半部分的直线数据数量，以数量多者的部分中的直线数据来计算直线交点确定所述电极棒的尖端位置(pX，pY)。

6.如权利要求5所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S32：定义出现在图像上半部分的直线数据个数为TOP_NUM，出现在下半部分的直线数据个数为BOT_NUM，均初始化为0；遍历数据结构pLine[y]，如果直线数据出现在上半部分，则TOP_NUM个数累加，否则BOT_NUM个数累加；

S33：定义数组X1[]、Y1[]，存储随列号、行号均增加的直线数据；定义数组X2[]、Y2[]，存储随列号增加、行号减小的直线数据；遍历数据结构pLine[y]，过滤掉直线数量少的图像部分的直线数据，将所需电极棒两侧的直线数据存储至X1[]、Y1[]和X2[]、Y2[]中；

7.如权利要求1或5或6所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，根据所述电极棒的边缘信息进行直线数据提取包括以下步骤：

T1：将直角坐标系下的电极棒的边缘信息的目标点映射到极坐标系上，所有过点(x，y)的直线都满足极坐标方程ρ＝xcosθ+ysinθ，0≤θ≤π......(a)，其中，ρ是从原点到直线的距离，θ为直线的法线和x轴的夹角；

T3：建立一个数组K[i]，存储θ的可能取值

T7：根据被检测出的直线的参数ρ和θ，遍历图像，对[ρ，θ]代入式(a)使等式成立的点(x，y)进行标记，提取标记的数据作为直线数据。

8.如权利要求1所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将图像进行二值化处理；

S22：对二值化的图像进行消噪降噪处理；

9.如权利要求1所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，所述步骤S1中，从原始图像中获取四个局部图像，对四个局部图像进行拼接得到包含光纤显示区的图像，其中各个局部图像的拼接部位存在重叠。

10.如权利要求1-3、5、6、8或9所述的光纤显示区偏移量调整方法，其特征在于，用于带状光纤熔接机中，调整一个或两个图像传感器的靶面，使得光纤显示区在各图像中的水平偏移量和垂直偏移量得到相应调整。

11.一种光纤显示区偏移量调整系统，其特征在于，包括：