CN109642820B - 光传感装置、检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种光传感装置、检测系统及检测方法，该光传感装置(103)包括旋转模块以及设置在该旋转模块上的线阵传感器(1032)，该线阵传感器(1032)用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物(104)中至少一个物点的不同方向的光信号。通过线阵传感器(1032)采集并记录目标检测物(104)中至少一个物点的不同方向的光信号，并通过位置传感器(102)记录并存储目标检测物(104)与光传感装置(103)的位置坐标，进而处理器根据获取的光信号和位置坐标得到目标检测物(104)的光场信息并计算景深。
Description
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，特别是涉及光传感装置、检测系统及检测方法。
背景技术
光场成像技术是将信息处理技术与光学成像技术紧密结合发展而成的一种技术，其通过成像系统获取目标对象的四维光场分布，再利用信息处理技术对光场进行反演。对于传统三维空间中的一点来说，传统数码图片上的一个像素点只能记录所有经过该点光线的积分强度，而光场图片可以分别记录穿过同一点的多个方向的光线，利用光场图片记录的光场数据，可以观察到不同视角和不同焦距下的图片。相对于传统相机，光场相机有诸多优势，例如：无遮挡、计算量小、不受打光影响、既有3D信息又有纹理信息，便于后续的图像分析等。
但是，现有的光场相机难以获取目标检测物准确的光场信息进而计算的景深不精确，这限制了光场相机在工业领域的广泛应用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种光传感装置、检测系统及检测方法，能够在获取目标检测物光场信息的同时，准确计算景深。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是提供一种光传感装置，该光传感装置包括：旋转模块以及设置在旋转模块上的线阵传感器，线阵传感器用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是提供一种检测系统，该检测系统包括：
位置传感器、光传感装置以及与光传感装置相连接的处理器；
光传感装置包括旋转模块以及设置在旋转模块上的线阵传感器，线阵传感器用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号；
位置传感器用于记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标；
处理器用于根据位置坐标和光信号进行关联处理以获取目标检测物的光场信息。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第三个技术方案是提供一种检测方法，该检测方法包括：
线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，并将光信号和位置坐标传输给处理器；
处理器对获取的光信号及位置坐标进行关联处理以获取目标检测物的光场信息。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的光传感装置包括旋转模块以及设置在旋转模块上的线阵传感器，线阵传感器用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号。通过线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，并通过位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，进而能够在获取目标检测物光场信息的同时，准确计算景深。
附图说明
图1是本发明提供的检测系统一实施例的结构示意图；
图2.1是本发明提供的光传感装置在某一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图；
图2.2是本发明提供的光传感装置在另一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图；
图3是本发明提供的光传感装置的俯视示意图；
图4是本发明提供的检测方法的具体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
为了采集到目标检测物中至少一个物点不同方向的光信号，本发明提供的检测系统包括位置传感器、光传感装置以及与光传感装置相连接的处理器。其中，物点指的是物体上的一点。通过设置在光传感装置中的线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，并通过位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，处理器根据获取的光信号和位置坐标进行关联处理得到不同物点所对应的包括光信号角度信息和光强信息的光信号集合，从而获取目标检测物的光场信息，进而计算景深。
为了清楚说明上述检测系统的工作过程，请参阅图1～图4。
请参阅图1，图1是本发明提供的检测系统一实施例的结构示意图，如图1所示，该检测系统包括：传送模块101、与该传送模块101相连接的位置传感器102、光传感装置103、光源105以及处理器(图中未示出)。本实施例中，传送模块101为传送带，传送带用于传送目标检测物104，位置传感器102为位置编码器，位置编码器用于记录并存储目标检测物104与光传感装置103的位置坐标，并将位置坐标信息传输给处理器。光传感装置103包括旋转模块、设置在旋转模块上的线阵传感器1032、固定于线阵传感器1032一侧的遮光板1033，遮光板1033的高度与线阵传感器1032的光信号采集角度相适应。本实施例中，旋转模块为振镜，振镜包括相互连接的振镜片1031、电机1035，在振镜片1031上至少设置有一个转轴1034，电机1035用于带动振镜片1031围绕转轴1034旋转。目标检测物104位于光源105的照射范围内，目标检测物104会反射照射到其上的光线，进而线阵传感器1032接收物体反射的光线。其中，线阵传感器1032在跟随振镜片1031旋转时采集目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，包括光信号的角度信息和光强信息，并传输给处理器。其中，物点指的是物体上的一点。处理器根据获取的位置坐标和光信息进行关联处理得到目标检测物的光场信息，进而计算景深和分辨率。
在一实施例中，为了采集到目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，将目标检测物104放置在传送模块101上，启动传送模块101对目标检测物104进行传送，不启动电机1035对光传感装置103进行旋转，将位置编码器固定安装在传送模块101上，目标检测物104位于光源105的照射范围内。线阵传感器1032在目标检测物104移动的过程中采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，包括光信号的角度信息和光强信息，并将采集的光信号传输给处理器。同时，位置编码器记录并存储此过程中目标检测物104和光传感装置103的位置坐标，并将位置坐标信息传输给处理器。处理器根据获取的光信号和位置坐标信息进行关联处理，得到目标检测物104中不同物点所对应的光信号集合，光信号集合中包括物点不同方向光信号的角度信息和光强信息。其中，位置编码器在采集目标检测物104和光传感装置103的位置坐标的过程中，光传感装置103不旋转，光传感装置103的位置坐标不变，目标检测物104的位置坐标变化，从而线阵传感器1032采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，进而处理器通过关联处理得到目标检测物不同物点的光信号集合及光场信息，进而计算景深和分辨率。
具体地，请参阅图2.1，图2.1是本发明提供的光传感装置在某一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图。如图2.1所示，A、B、C分别代表目标检测物104上的三个不同的物点，A点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点A的光信号方向，B点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点B的光信号方向，C点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点C的光信号方向。线阵传感器1032通过采集此时刻物点A、B、C的光信号获取来自A、B、C光信号的光强信息，位置编码器同时记录并存储目标检测物104和光传感装置103的位置坐标，进而获得光传感装置103此时采集的分别来自物点A、B、C的光信号的角度信息。如图2.2所示，图2.2是本发明提供的光传感装置在另一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图。根据上述同样的方法得到另一时刻来自物点A、B、C的光信号的光强信息和角度信息。处理器根据得到的这两个时刻物点A、B、C光信号的角度信息和光强信息进行关联处理，分别得到物点A、B、C的光信号集合，物点A的光信号集合包括物点A在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息，物点B的光信号集合包括物点B在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息，物点C的光信号集合包括物点C在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息。光信号采集过程中采集了多个时刻的光信号信息，从而处理器得到每一物点的包括多个角度信息和光强信息的光信号集合，得到目标检测物104的光场信息，进而计算景深。
在另一实施例中，将目标检测物104放置在传送模块101上，位置编码器固定安装在传送模块101上，不启动传送模块101对目标检测物104进行传送，启动电机1035带动振镜片1031绕转轴1034旋转，位于振镜片1031上的线阵传感器1032在跟随振镜片1031旋转时采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号并传输给处理器，在线阵传感器1032采集并记录光信号的同时，位置编码器记录并存储目标检测物104和光传感装置103的位置坐标并传输给处理器，处理器根据获取的光信号和位置坐标信息进行关联处理得到目标检测物104中物点所对应的光信号集合，光信号集合中包括物点不同方向光信号的角度信息和光强信息。其中，位置编码器在采集目标检测物104和光传感装置103的位置坐标的过程中，光传感装置103旋转，光传感装置103的位置坐标变化，目标检测物104的位置坐标不变，从而线阵传感器1032采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，进而处理器通过关联处理得到目标检测物不同物点的光信号集合及光场信息，进而计算景深。
在其他实施例中，将目标检测物104放置在传送模块101上，位置编码器102固定安装在传送模块101上，启动传送模块101对目标检测物104进行传送，启动电机1035带动振镜片1031绕转轴1034旋转，位于振镜片1031上的线阵传感器1032在跟随振镜片1031旋转时采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号并传输给处理器，在线阵传感器1032采集并记录光信号的同时，位置编码器102记录并存储目标检测物104和光传感装置103的位置坐标并传输给处理器，处理器根据获取的光信号和位置坐标信息进行关联处理得到目标检测物104中物点所对应的光信号集合，光信号集合中包括物点不同方向光信号的角度信息和光强信息。其中，位置编码器在采集目标检测物104和光传感装置103的位置坐标的过程中，光传感装置103旋转，光传感装置103的位置坐标变化，目标检测物104的位置坐标也变化，从而线阵传感器1032采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，进而处理器通过关联处理得到目标检测物不同物点的光信号集合及光场信息，进而计算景深。
由上述可知，本发明的光传感装置包括旋转模块以及设置在旋转模块上的线阵传感器，线阵传感器用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号。通过线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，并通过位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，进而能够在获取目标检测物光场信息的同时，精确计算景深。
请参阅图3，图3是本发明提供的光传感装置的俯视示意图。
如图3所示，光传感装置103包括振镜片1031、线阵传感器1032、遮光板1033以及与振镜片1031连接的电机，在振镜片上至少设置有一个转轴，电机用于带动振镜片1031围绕转轴旋转。线阵传感器1032用于采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号，两个遮光板1033分别安装在线阵传感器1032的一侧，遮光板1033的高度与线阵传感器1032的光信号采集角度相适应。本实施例中转轴数量为一个，在其他实施例中也可以设置多个转轴。
请参阅图4，图4是本发明提供的检测方法的具体流程示意图。以下，详细说明该方法的具体步骤。
S401：线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，并将光信号和位置坐标传输给处理器。
在一实施例中，如图1所示，启动传送模块101对目标检测物104进行传送，不启动电机1035对光传感装置103进行旋转，线阵传感器1032在目标检测物104移动的过程中采集并记录至少一个物点的不同方向的光信号并传输给处理器。其中，光信号包括角度信息和光强信息。位置编码器在目标检测物104移动的过程中记录并存储光传感装置103和目标检测物104的位置坐标，并将位置坐标信息传输给处理器。
在另一实施例中，启动电机1035对光传感装置103进行旋转，不启动传送模块101对目标检测物104进行传送，线阵传感器1032在跟随光传感装置103旋转的过程中采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号并传输给处理器。其中，光信号包括角度信息和光强信息。位置编码器在光传感装置103旋转的过程中记录并存储光传感装置103和目标检测物104的位置坐标，并将位置坐标信息传输给处理器。
在其他实施例中，启动电机1035对光传感装置103进行旋转，同时启动传送模块101对目标检测物104进行传送，线阵传感器1032在跟随光传感装置103旋转的过程中采集并记录目标检测物104中至少一个物点不同方向的光信号并传输给处理器。其中，光信号包括角度信息和光强信息。位置编码器在此过程中记录并存储光传感装置103和目标检测物104的位置坐标，并将位置坐标信息传输给处理器。
S402：处理器对获取的光信号及位置坐标进行关联处理以获取目标检测物的光场信息。
在步骤S401中，线阵传感器1032将采集到的光信号以及位置编码器记录的位置坐标信息分别传输给处理器，本步骤S402中处理器根据获取的光信号和位置坐标信息进行关联处理得到不同物点所对应的光信号集合，每个物点的集合中包括物点光信号的角度信息和光强信息，从而得到目标检测物的光场信息进而计算景深。
具体地，请参阅图2.1，图2.1是本发明提供的光传感装置在某一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图。如图2.1所示，A、B、C分别代表目标检测物104上的三个不同的物点，A点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点A的光信号方向，B点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点B的光信号方向，C点与线阵传感器1032的连线代表此时刻线阵传感器1032采集到的来自物点C的光信号方向。线阵传感器1032通过采集此时刻物点A、B、C的光信号获取来自A、B、C光信号的光强信息，位置编码器同时记录并存储目标检测物104和光传感装置103的位置坐标，进而获得光传感装置103此时采集的分别来自物点A、B、C的光信号的角度信息。如图2.2所示，图2.2是本发明提供的光传感装置在另一时刻采集目标检测物上物点光信号的示意图。根据上述同样的方法得到另一时刻来自物点A、B、C的光信号的光强信息和角度信息。处理器根据得到的这两个时刻物点A、B、C光信号的角度信息和光强信息进行关联处理，分别得到物点A、B、C的光信号集合，物点A的光信号集合包括物点A在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息，物点B的光信号集合包括物点B在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息，物点C的光信号集合包括物点C在这两个时刻的两个光信号角度信息和两个光强信息。光信号采集过程中采集了多个时刻的光信号信息，从而处理器得到每一物点的包括多个角度信息和光强信息的光信号集合，得到目标检测物104的光场信息，进而计算景深。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的光传感装置包括旋转模块以及设置在旋转模块上的线阵传感器，线阵传感器用于在跟随旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号。通过线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，并通过位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，进而能够在获取目标检测物光场信息的同时，精确计算景深。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：位置传感器、光传感装置以及与所述光传感装置相连接的处理器；
所述光传感装置包括旋转模块以及设置在所述旋转模块上的线阵传感器，所述旋转模块为振镜，所述线阵传感器用于在跟随所述旋转模块旋转时采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号；其中，所述光信号包括角度信息和光强信息；
所述位置传感器用于记录并存储目标检测物与所述光传感装置的位置坐标；
所述处理器用于根据所述位置坐标和所述光信号进行关联处理以获取目标检测物的光场信息；
其中，所述检测系统还包括传送模块，所述传送模块用于对目标检测物进行传送，所述位置传感器安装在所述传送模块上。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述传送模块为传送带，所述位置传感器为位置编码器，所述位置编码器安装在所述传送带上。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述旋转模块为振镜，所述振镜包括相互连接的振镜片及电机，所述振镜片包括至少一个转轴，所述电机用于带动所述振镜片围绕所述转轴旋转。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述光传感装置还包括至少一个遮光板，每个所述遮光板固定于所述线阵传感器的一侧，所述遮光板的高度与所述线阵传感器的光信号采集角度相适应。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括一光源，所述目标检测物位于所述光源的照射范围内。
6.一种检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，并将所述光信号和位置坐标传输给处理器；其中，所述光信号包括角度信息和光强信息；
所述处理器对获取的所述光信号及位置坐标进行关联处理进而获取目标检测物的光场信息；
其中，所述线阵传感器采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向的光信号，位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，并将所述光信号和位置坐标传输给处理器的步骤具体包括：
传送模块对目标检测物进行传送，线阵传感器不旋转的采集并记录目标检测物中至少一个物点的不同方向光信号，位置传感器记录并存储目标检测物与光传感装置的位置坐标，并将所述光信号和位置坐标传输给处理器。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述处理器对获取的所述光信号及位置坐标进行关联处理进而获取目标检测物的光场信息的步骤具体包括：
所述处理器对获取的所述光信号及位置坐标进行关联处理，得到不同物点所对应的包括光信号角度信息和光强信息的光信号集合，进而获取目标检测物的光场信息并计算景深。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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