CN107517374A - 一种线阵相机视场的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线阵相机视场的确定装置和确定方法。该装置包括“一”字线激光的激光器、待测线阵相机和放置于待测线阵相机的物方视场内的面板，所述激光器设置于能够调节激光器平移、旋转和俯仰的调节机构上，所述面板4上粘贴有原向反射膜。所述方法为：将贴有原向反射膜的面板放置于待确定线阵相机物方视场，并且所处位置覆盖线阵相机成像范围，调整激光器的位置和角度，分析待测线阵相机采集到的图像，当线阵相机采集到最亮最大范围的亮图像时，激光光幕在场景上的投影就覆盖了线阵相机的线形视场。本发明的优点是：本发明方法简单，构思巧妙；装置结构简单，操作简捷，效率高；适用范围广。

Description

一种线阵相机视场的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种线阵相机参数测试技术领域，尤其涉及一种线阵相机视场的确定方法及装置。

背景技术

线阵相机的光敏面是一个线形阵列，目前的线阵相机传感器类型多为CCD或CMOS，每次成像获得一行图像，这行图像是空间上的一个线形面经过光学镜头在线阵相机线形光敏面上的投影。与面阵相机相比，线阵相机在一维上的像元数能做到更多，可以实现更高采样率。目前2K，4K像元的工业线阵相机已经比较普遍，8K,10K的线阵相机也已经应用在多个领域，这样的分辨率是目前面阵相机很难达到的。在某些场合，利用线阵相机的一维高分辨率特性，有效避免了多个相机视场拼接引入的结构及调整复杂性。同时由于线阵相机每次完成采集后，只需要传递一行像素，因此具有更高的采集频率，能够以更高的时间分辨率捕获到线形视场内场景的快速变化。鉴于以上优点，线阵相机的应用越来越普遍。由于线阵相机每次只能采集到单行图像，通常应用在相机和目标具有相对运动的图像采集需求中，一般有两种情况。第一种，相机位置固定不动，目标相对运动，如生产线上工业品数量及品质的在线监测中，运动目标的图像捕获及运动参数分析中，脉冲放电过程图像采集中，爆炸场信息分析中等等。第二种应用中，目标位置不发生变化，相机位置变化，航天推扫相机就是由于飞行器的移动，使得线阵相机每次获得的场景位置不同，好像成像的线视场推扫过目标，从而通过采集到的多行连续图像拼接获得地面的二维场景。

由于人眼对一行图像信息的感知度很差，通常会将连续采集的多行图像序列排放显示。如果在调试或使用过程中，相机和目标的位置没有相对变化，那么线阵相机采集到的每行图像就是一样的。不同于面阵相机能够直观的看出采集到图像的位置，仅通过一行图像，很难确定采集的到底是那个位置的图像，相机是否对准预定视场成像。在很多应用领域，都需要知道线阵相机的视场，从而确定成像位置或校准相机对预定位置成像，以捕获到正确的图像，进而获得正确的分析结果。

为了确定线阵相机是否正常采集图像，常使用一个表面贴有变化信息图片的滚筒，通过滚筒转动，使线阵相机在不同时刻下采集到不同的图像，来判断相机是否正常工作。为了使线阵相机采集到滚筒的图像，需要通过不断移动滚筒，来判断滚筒是否处于线阵相机视场内，相对于线阵相机的线形视场，滚筒的直径一般都大很多，容易使得滚筒的某个位置处于线形视场内，但是具体对这个线形位置成像也很难确定。而一旦相机和滚筒的相对位置发生变化，就算之前确定出的成像线形位置，由于线阵相机是对空间平面在一行像元上的投影，与线阵相机成像投影面相交的滚筒位置又会发生变化，因此每次改变使用环境时，都要重新确定线阵相机视场。申请号为201610403680.0，发明名称为“一种线阵CCD相机对准调节方法”的专利，将确定板垂直放置于位于检测对象所在区域的检测平台上，确定板上绘制有经过精确设计的多条平行或相交的线条，通过确定板上下两种不同样式的线条来实现远距离和近距离的线阵CCD相机视场确定；通过对线阵CCD相机的成像分析确定线阵CCD相机的成像位置。这种方法所需要的装置中，不仅需要严格设计的确定板，同时确定板必须放置在线阵相机实际使用的距离处，确定板不严格垂直于相机光轴也会产生确定误差，所以该装置结构复杂，操作麻烦。同时因为是在固定位置处确定，采用这种方法完成确定后，一旦相机或目标的位置发生变化，由于物距、成像角度发生变化，线阵相机视场必须重新确定，效率低。

发明内容

本发明提供了一种线阵相机视场的确定方法和装置，以解决背景技术存在的装置结构复杂，对操作要求高且效率低的问题。

为实现上述发明目的，本发明公开了一种线阵相机视场的确定方法，该方法为：调整激光器的位置和角度，分析待测线阵相机采集到的图像，当线阵相机采集到最亮最大范围的亮图像时，激光光幕在场景上的投影就覆盖了线阵相机的线形视场。

该方法通过具体以下步骤实现：

步骤1、打开线阵相机实时采集图像；

步骤2、打开激光器发射扇形“一”字线激光，经原向反射膜反射后，在线阵相机上成像；

步骤3、调整激光器位置和角度，分析采集到的图像；

步骤4、判别哪个位置的像素值为采集到的最高值，激光器停留在该位置和角度，完成线阵相机线形视场的确定；

步骤5、移开面板，激光光幕在场景上的投影线覆盖了线阵相机线形视场，用一根细棒垂直于投影线从视场一侧向另一侧移动，记录下线阵相机恰好能采集到细棒图像的位置，两个位置之间的投影线即为线阵相机的视场。

所述待测线阵相机为两个，分别先后通过步骤1-5进行视场确定，最终两台相机成像投影面均与激光光幕共面，同时彼此共面，激光光幕指示的位置即他们的成像投影面，在场景上的投影线覆盖了他们的拼接视场。

一种线阵相机视场确定方法所使用的装置，包括“一”字线激光的激光器、待测线阵相机1和放置于待测线阵相机1的物方视场内的面板，激光器的发射方向与线阵相机的物方方向一致，扇形“一”字线激光光幕与待测线阵相机成像投影面方向一致，其特征在于；所述激光器设置于能调整其位置和角度的调节机构上，所述面板上粘贴有原向反射膜。

所述待测线阵相机设置有两个，分别位于“一”字线激光的激光器的两侧。

所述激光器固定于待测线阵相机上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明方法简单，构思巧妙：利用原向反射膜对光的原向发射特性，发射出的激光光幕面与反射回的激光光幕面一致，保证了确定完成后线阵相机的成像投影面与激光光幕共面，进一步可以确定出线阵相机的视场。

2、本发明提供的装置结构简单：面板上仅需粘贴原向反射膜，不需要高精度图案。

3、不严格要求面板放置方案：其他标定需要把标定用的面板放在实际使用时的目标位置上，而本发明在使用中只要覆盖预计视场范围，待测线阵相机物方能清晰成像的任意位置，且不严格要求垂直于待测线阵相机的成像投影面。

4、操作简捷，效率高：激光器与待测线阵相机为一体化设置，相对位置固定，确定完成后，无论在什么地方使用，因为已经校准了整个线阵相机的成像投影面，只要打开激光器，激光光幕面就指示了待测线阵相机的成像投影面，激光光幕在场景上的投影线覆盖了线阵相机的线形视场，方便线阵相机使用人员快速准确获知线阵相机的视场，

5、本发明适用范围广：本发明的方法可广泛配置于有视场指示需求的线阵相机，提高使用效果；也可以应用在多台线阵相机拼接使用中，调整各个相机对同一条投影线上的场景成像，本发明方法通过保证拼接的有效性，确保了视场范围的有效增大。

附图说明：

图1为本发明实施例1提供一种线阵相机视场确定装置的示意图。

图2为图1的A向视图。

图3为本发明实施例1提供一阵线阵相机视场确定方法中线阵相机视场与激光光幕面不共面的的示意图。

图4为本发明实施例1提供一阵线阵相机视场确定方法中线阵相机视场与激光光幕面共面的的示意图。

图5为本发明实施例2提供一种两台线阵相机视场确定装置的示意图。

图6为本发明实施例2提供一种两台线阵相机视场确定方法中一台线阵相机视场与激光光幕面不共面，一台线阵相机视场与激光光幕面共面的示意图。

图7为本发明实施例2提供一阵两台线阵相机视场确定方法中两台线阵相机视场与激光光幕面均共面的的示意图。

附图标记说明如下：

1-线阵相机，2-“一”字线激光的激光器，3-调节机构，4-面板，5-原向反射膜，6-成像投影面，7-激光光幕。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1和图2，本发明实施例1提供一种线阵CCD相机视场确定的装置，包括如所示，能发出扇形“一”字线激光的激光器2，为小体积半导体激光器，波长650nm,功率25mW，粘贴有原向反射膜5的面板4。激光器2装夹在调节机构3上，激光发射方向与待测相机物方一致，扇形“一”字线激光光幕7与待测线阵相机1成像投影面6方向一致。面板4放置于线阵相机1的物方2米左右处，高400mm，宽800mm，远大于线阵相机1在当前距离处的视场，尽量垂直线阵相机1的光轴，粘贴有原向反射膜5的一面朝向激光器2。

调节机构3具有平移、旋转和俯仰调节功能，只要是能调节激光器2的位置和角度，使得发射出的激光光幕7能够平移、旋转和俯仰的结构均可采用。粘贴有原向反射膜的一面面向待测线阵相机，面板尺寸大于待测线阵相机的预计图像采集线形范围。

激光器2可以固定在待测线阵相机1侧边，视场确定完成后，能作为线阵相机视场的指示装置。

本发明实施例1提供一种线阵CCD相机视场确定的方法，具体步骤如下：

步骤1，打开待测线阵相机采集实时图像；

步骤2，打开激光器发射激光，扇形“一”字线激光经原向反射膜反射，由线阵相机成像。调整激光器功率或线阵相机曝光时间，使得采集到的图像最亮处像素值不过曝；

步骤3，分析采集到的图像，为了一定能采集到激光图像，先旋转调节机构使激光光幕面与线阵相机的可能视场存在较大夹角，如图3.a所示。线阵相机采集到的图像如图3.b所示；

步骤4，继续旋转，使得线阵相机采集到的亮区增大，调节过程中如果发现亮区变暗，说明激光光幕面因为旋转，移出线阵相机视场，这时调节激光器平移或俯仰，使激光光幕面7与线阵相机视场存在交集；

不断重复该步骤，直到线阵相机采集到的图像整行都最亮,如图4.b所示。说明此时激光光幕与线阵相机的成像投影面一致。即使线阵相机或目标位置发生变化，只要开激光器，激光光幕面即指示了线阵相机的视场，激光光幕在场景上的投影线覆盖了线阵相机的线形视场，如图4.a所示；

步骤5，撤走面板，或者当在之后其它场合使用线阵相机时，打开激光器，用一根细棒垂直从激光光幕在场景的投影线一段向另一段移动，记录线阵相机刚好能够采集到的两个位置，这两个位置之间的投影线就是线阵相机的视场。

实施例2

本发明实施例2提供一种两台线阵相机视场同时确定，进而使多台线阵相机视场共面的装置和方法。在一些应用场合下，一台线阵相机不能覆盖整个视场，需要两台或多台相机交汇测试，就需要调整两台或多台相机视场共面，确保同一时刻采集到的同一场景的图像。本实施例2以两台线阵相机为例提供实现该目的的装置和方法。

参见图5，本发明实施例2提供一种两台线阵CCD相机视场确定的装置，能发出扇形“一”字线激光的激光器2，为小体积半导体激光器，波长650nm,功率25mW，粘贴有原向反射膜5的面板4。两个调节结构3均具有平移、旋转和俯仰调节功能，分别调整与之对应的两个待测线阵相机1的位置和角度。激光器2通过共用底板固定两台待测线阵1中间，两个调节结构3与激光器2共用固定板设置为一体（视场确定完成后，能作为线阵相机视场的指示装置）。激光器2发射方向与待测相机物方一致，扇形“一”字线激光光幕7与两个待测线阵相机成像投影面6方向一致，激光器2发射出的扇形“一”字线激光光幕7覆盖待测相机的预定成像投影面。粘贴有原向反射膜5的面板4放置于两个线阵相机1物方2米左右处，高400mm，宽1600mm，远大于两台线阵相机在当前距离处的拼接视场。放置时，面板4尽量垂直线阵相机1的光轴，粘贴有原向反射膜5的一面朝向激光器2。

本发明实施例2提供一种两台线阵CCD相机视场确定的方法，具体步骤如下：

步骤1，打开一台待测线阵相机采集实时图像；

步骤2，打开激光器发射激光，扇形“一”字线激光投影到两台待测相机的预定视场，经原向反射膜反射，由待测线阵相机成像。调整激光器功率或线阵相机曝光时间，使得采集到的图像最亮处像素值不过曝；

步骤3，分析待测线阵相机采集到的图像，为了确定能采集到激光图像，先旋转调节机构，旋转线阵相机使线阵相机的成像投影面与激光光幕有较大夹角，如图3.a。线阵相机采集到的图像如图3.b所示；

步骤4，调节旋转台，使得线阵相机采集到的亮区增大，调节过程中如果发现亮区变暗，说明线阵相机的成像投影面旋转中逐渐移出激光光幕，这时调节待测线阵相机平移或俯仰，使线激光光幕与线阵相机视场投影面存在交集且交集增加，待测相机采集到的激光图像变亮并且亮区增大；

重复该步骤，直到线阵相机采集到的图像整行都最亮。说明此时线阵相机成像投影面与激光光幕一致。即使线阵相机或目标位置发生变化，只要开激光器，激光光幕即指示了线阵相机的成像投影面，激光光幕在场景上的投影线覆盖了线阵相机的线形视场，此时两台线阵相机的成像示意如图6所示；

步骤5，撤走面板，或者当在之后其它场合使用线阵相机时，打开激光器，用一根细棒垂直于从激光光幕在场景的投影线一段向另一段移动，记录线阵相机刚好能够采集到的两个位置，这两个位置之间就是线阵相机的视场；

步骤6，重复步骤1至5，调节好另外一台线阵相机。

此时，两台相机成像投影面均与激光光幕共面，同时彼此共面。激光光幕指示的位置即他们的成像投影面，在场景上的投影线覆盖了他们的拼接视场，此时两台线阵相机的成像示意如图7所示。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种线阵相机视场的确定方法，该方法为：调整激光器的位置和角度，分析待测线阵相机采集到的图像，当线阵相机采集到最亮最大范围的亮图像时，激光光幕在场景上的投影就覆盖了线阵相机的线形视场。

2.根据权利要求1所述的一种线阵相机视场的确定方法，其特征在于，该方法通过具体以下步骤实现：

步骤1、打开线阵相机实时采集图像；

步骤2、打开激光器发射扇形“一”字线激光，经原向反射膜反射后，在线阵相机上成像；

步骤3、调整激光器位置和角度，分析采集到的图像；

步骤4、判别哪个位置的像素值为采集到的最高值，激光器停留在该位置和角度，完成线阵相机线形视场的确定；

步骤5、移开面板，激光光幕在场景上的投影线覆盖了线阵相机线形视场，用一根细棒垂直于投影线从视场一侧向另一侧移动，记录下线阵相机恰好能采集到细棒图像的位置，两个位置之间的投影线即为线阵相机的视场。

3.根据权利要求2所述的一种线阵相机视场的确定方法，其特征在于：所述待测线阵相机为两个，分别先后通过步骤1-5进行视场确定，最终两台相机成像投影面均与激光光幕共面，同时彼此共面，激光光幕指示的位置即他们的成像投影面，在场景上的投影线覆盖了他们的拼接视场。

4.根据权利要求1所述的一种线阵相机视场确定方法所使用的装置，包括“一”字线激光的激光器（2）、待测线阵相机（1）和放置于待测线阵相机（1）的物方视场内的面板（4），激光器（2）的发射方向与线阵相机（1）的物方方向一致，扇形“一”字线激光光幕与待测线阵相机（1）成像投影面方向一致，其特征在于；所述激光器（2）设置于能调整其位置和角度的调节机构（3）上，所述面板（4）上粘贴有原向反射膜。

5.根据权利要求4所述的一种线阵相机视场确定方法所使用的装置，其特征在于；所述待测线阵相机（1）设置有两个，分别位于“一”字线激光的激光器（2）的两侧。

6.根据权利要求4或5所述的一种线阵相机视场确定方法所使用的装置，其特征在于：所述激光器（2）固定于待测线阵相机（1）上。