CN110307785A - 基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统，其中，方法包括以下步骤：首先根据已知位置的入射光照射至漫射板，通过改变入射光的位置，图像传感器获得一系列散斑图像，对散斑图像进行处理获得一系列相关系数，并形成相关系数随位置变化的标定曲线；当未知位置的入射光照射至漫射板，图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；对散斑图像进行相关处理，获得其相关系数；根据获得的相关系数和标定曲线，获得入射光斑的位置信息。该方法可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠等优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

Description

基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及光斑位置定位技术领域，特别涉及一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统。

背景技术

激光光斑位置检测技术是激光测量技术中的重要内容，它是利用信号处理技术对照射在光电位置探测器光敏面上的光斑进行质心位置检测。近年来该技术不断发展和进步，一方面得益于激光的高准直特性和功率稳定性，另一方面得益于半导体技术的不断发展使光电位置探测器的检测精度不断提高。常用来检测光斑位置的探测装置有位置敏感探测器、图像传感器和四象限探测器。

位置敏感探测器，是连续单一平面扩散结构的光电二极管。它是基于横向光电效应原理制成的，对入射的光斑能量分布敏感，当入射光照射在光敏面上时，将产生光电流，从入射光斑处进入器件电阻层，之后到达电极接触点，光电流大小与入射光斑处和电极接触点之间的电阻值成反比。后端需要接入放大电路，将其输出的电流信号放大，然后处理得到入射光斑在光敏面上的质心位置。但是位置敏感探测器器件结电容较大，响应时间较长，位置分辨率较低，探测器整体线性度不理想。

图像传感器，是利用光电器件的光电转换功能，将感光面上的光斑转换为与光斑成相应比例关系的电信号。与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器将其受光面上的光斑分成许多小单元，将其转换成可用的电信号。图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、像素位置准确等优点，输出信号中包含需要的空间信息和光强信息。其中输出信号的大小对应光强的大小，输出信号的序号对应空间像元的位置。在光斑定位时利用图像传感器获得光斑的图像信息，计算光斑图像的质心坐标，通过输出信号获得光斑的位置信息和光强信息。

四象限探测器是将一块光电探测器按照笛卡尔坐标系分成四块，对应探测器的四个象限。它是基于内光电效应原理中的光生伏特效应制作而成的。当入射光斑照射在探测器光敏面的不同位置时，各象限会输出不同大小的电信号，通过处理四个象限输出的信号，可以确定光敏面上入射光斑的质心位置。但由于受到器件本身的限制，动态范围较小，还存在不产生光电效应的死区(象限之间的沟道)，信号处理较为复杂。

上述方法在定位精度上取决于光电探测器件的性能，特别是探测器的像素大小和探测器的动态范围。在实际应用中，定位精度还未达到理想的水平。因此，提出更高光斑定位精度的方法十分必要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，该方法可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠等优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

本发明的第二个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。

本发明的第三个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，包括以下步骤：首先根据已知位置的入射光照射至漫射板，通过改变入射光的位置，图像传感器获得一系列散斑图像，对散斑图像进行处理获得一系列相关系数，并形成相关系数随位置变化的标定曲线；当未知位置的入射光照射至漫射板，图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；对散斑图像进行相关处理，获得其相关系数；根据获得的相关系数和标定曲线，获得入射光斑的位置信息。

本发明实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，既可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

另外，根据本发明上述实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光斑的定位公式为：

I₁(x,y)☆I₂(x,y)＝∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x,y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x,y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv为二维函数I₁(x,y)和I₂(x,y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在将所述入射光照射至所述漫射板之后，所述漫射板将入射光斑散射到所述图像传感器的光敏面上，以生成所述散斑图像。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置，包括：光斑接收和散射模块，用于将入射光照射至漫射板，漫射板接收入射光并散射至图像传感器的光敏面上；散斑图像采集模块，通过图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；散斑图像处理模块，用于根据所述散斑图像获取所述散斑图像中不同散斑相关系数；光斑位置坐标输出模块，用于根据所述不同散斑相关系数得到光斑的当前位置信息，以通过相关系数和标定曲线对所述光斑进行定位。

本发明实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，既可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

另外，根据本发明上述实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光斑的定位公式为：

I₁(x,y)☆I₂(x,y)＝∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x,y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x,y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv为二维函数I₁(x,y)和I₂(x,y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在将所述入射光照射至所述漫射板之后，所述漫射板将入射光斑散射到所述图像传感器的光敏面上，以生成所述散斑图像。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统，包括：漫射板；图像传感器；如上述实施例所述的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。

本发明实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，既可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的解决光斑位置的原理几何模型图；

图3为根据本发明实施例的入射光位置发生变化时加入散射板前后光斑位置的对应示意图；

图4为根据本发明实施例的光斑位移发生微小变化前后两个散斑的相关函数随距离的变化曲线图；

图5为根据本发明实施例的经过漫射板散射后图像传感器拍摄的散斑图；

图6为根据本发明实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法。

图1是本发明一个实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法的流程图。

如图1所示，该基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法包括以下步骤：

在步骤S101中，首先根据已知位置的入射光照射至漫射板，通过改变入射光的位置，图像传感器获得一系列散斑图像，对散斑图像进行处理获得一系列相关系数，并形成相关系数随位置变化的标定曲线。

在步骤S102中，当未知位置的入射光照射至漫射板，图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像。

其中，在本发明的一个实施例中，如图2所示，在将入射光照射至漫射板之后，漫射板将入射光斑散射到图像传感器的光敏面上，以生成散斑图像。

具体而言，本发明实施例基于惠更斯-菲涅尔原理，强相干性的激光照射在具有微小散射结构的漫射板时，微结构散射所发出的子波光束彼此相干。相干光束的位相差的不同，在空间中形成亮斑、暗斑、或介于亮斑与暗斑之间。由于漫射相干子波光束之间的位相差是随机分布，因而这些相干子波光束在空间形成了无数随机分布的亮斑与暗斑，称之为散斑。这些散斑由图像传感器进行采集，得到散斑图像。

在步骤S103中，对散斑图像进行相关处理，获得其相关系数。

可以理解的是，本发明实施例利用图像传感器的高分辨率、高灵敏度、像素位置准确等的优点，提取散斑图像进行处理。如果光斑入射位置发生微变化，光斑随之在散射板产生面内微位移，可以认为微位移只改变散射基元的空间位置而基本上不影响其散射特性，因而也基本上不影响散斑分布的统计特征,表现为记忆效应。其中，入射光位置发生变化时加入散射板前后光斑位置的对应如图3所示。

在步骤S104中，根据获得的相关系数和标定曲线，获得入射光斑的位置信息。

其中，在本发明的一个实施例中，光斑的定位公式为：

I₁(x,y)☆I₂(x,y)＝∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x,y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x,y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv为二维函数I₁(x,y)和I₂(x,y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

具体而言，本发明实施例可以根据光斑入射位置的不同，计算散斑图像的相关函数得出散斑图像位移随入射位置变化的关系。假设入射位置1得到的散斑图案的强度分布为I₁(x,y)，入射位置2得到的散斑图案的强度分布为I₂(x,y)，二者的相关函数为：

I₁(x,y)☆I₂(x,y)＝∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv (1)，

对于一维的情况可简化为：

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du (2)，

由公式1和2可知，当位置1和位置2重合时，相关函数取最大值。当位置1和位置2距离逐渐变大时，相关函数的值逐渐减小，记忆效应有效；当移动位置较大时，相关系数值为0，记忆效应消失。可根据此相关函数曲线来精确定位光斑位置。此时定位坐标不是计算光斑的直径，而是用两个光斑的相干系数来计算，坐标的大小不再主要依赖于像素的大小，而是由整个光斑的统计特征来计算，定位精度可以大大提高。其中，光斑位移发生微小变化前后两个散斑的相关函数随距离的变化曲线如图4所示。

下面将通过一个具体实施例对基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法进行进一步阐述，本实施例以定位入射光光斑位置为例，具体如下：

如图5所示，在本实施例中，入射光首先照射至漫射板，漫射板将入射光斑散射到图像传感器的光敏面上，其中，漫射板平行于图像传感器所构成的平面且与平面隔开，漫射板可用于将光斑散射至图像传感器的光敏面上，增强光斑的接收效果。

由于散斑分布是随机的,散斑图上每一点周围的一个小区域(通常取像素单元为n×n的小图像,称为该点的子图像)的散斑分布与其他点的子图像具有不同的统计特性。基于记忆效应，散斑图上每一点的子图像也随该点作相应的位移。假设移动前物面上的待测点k在移动后到了k′点,则移动前散斑图上k点的子图像A就与变形后散斑图上k′点的子图像A′相对应，两者的相关性最高且相关系数也最大。因此k′位置可以通过子图像的相关位移搜索来找出,如果k点与k′点位移能够重合基本上就可以断定两幅图相关性很大，即两个位置的光斑重合，可以实现位置的高精度定位。也可通过两幅散斑图的相关关系得到入射光的位置关系。

本发明的一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，可以准确的将两幅散斑图进行相关分析，其结构和制作工艺简单，可保证光斑定位的精准性。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

进一步地，本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

1、定位精度高。本发明实施例通过图像传感器提取散斑图像，由采集卡传输到图像相关处理器将散斑图像数字化,用散斑的相关函数对散斑图像的数据进行分析和匹配。

2、方法简单。本发明实施例主要就通过图像传感器、散射板来实现光斑位置的定位，散射板将入射光斑分散成尺度大的散斑图像。利用图像相关处理器计算散斑的相关函数值就可确定位置。

3、光斑均匀化。本发明实施例通过漫射板将光斑均匀化，可以充分利用光的能量和图像传感器的像素数目。

4、灵活可控。本发明实施例根据散射板的记忆效应，对散射光斑的平移量进行测量，记忆效应产生的自相关曲线宽度决定了本定位方法的精度和动态范围。因此，可以灵活更换不同种类的散射板，实现在不同场景对定位精度和动态范围的需求。

综上，本发明实施例提出的基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，即可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。

图6是本发明一个实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置的结构示意图。

如图6所示，该基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置10包括：光斑接收和散射模块100、散斑图像采集模块200、散斑图像处理模块300和光斑位置坐标输出模块400。

其中，光斑接收和散射模块100，用于将入射光照射至漫射板，漫射板接收入射光并散射至图像传感器的光敏面上；散斑图像采集模块200，通过图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；散斑图像处理模块300，用于根据所述散斑图像获取所述散斑图像中不同散斑相关系数；光斑位置坐标输出模块400，用于根据所述不同散斑相关系数得到光斑的当前位置信息，以通过相关系数和标定曲线对所述光斑进行定位。本发明实施例的装置10可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠等优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

进一步地，在本发明的一个实施例中，光斑的定位公式为：

I₁(x,y)☆I₂(x,y)＝∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x,y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x,y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u,v)I₂(u-x,v-y)dudv为二维函数I₁(x,y)和I₂(x,y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在将入射光照射至漫射板之后，漫射板将入射光斑散射到图像传感器的光敏面上，以生成散斑图像。

需要说明的是，前述对基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，既可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

此外，本发明实施例还提出了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统，包括：漫射板；图像传感器；如上述实施例的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。本发明实施例的系统，利用图像传感器拍摄散射光斑，通过计算不同散斑的相关系数测量光斑的准确位置，使得光散射在漫射板上的分布与图像传感器探测的图形成一一对应关系，从而实现光斑位置的精准定位，既可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先根据已知位置的入射光照射至漫射板，通过改变入射光的位置，图像传感器获得一系列散斑图像，对散斑图像进行处理获得一系列相关系数，并形成相关系数随位置变化的标定曲线；

当未知位置的入射光照射至漫射板，图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；

对散斑图像进行相关处理，获得其相关系数；

根据获得的相关系数和标定曲线，获得入射光斑的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光斑的定位公式为：

I₁(x，y)☆I₂(x，y)＝∫∫I₁(u，v)I₂(u-x，v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x，y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x，y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u，v)I₂(u-x，v-y)dudv为二维函数I₁(x，y)和I₂(x，y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述入射光照射至所述漫射板之后，所述漫射板将入射光斑散射到所述图像传感器的光敏面上，以生成所述散斑图像。

4.一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置，其特征在于，包括：

光斑接收和散射模块，用于将入射光照射至漫射板，漫射板接收入射光并散射至图像传感器的光敏面上；

散斑图像采集模块，通过图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；

散斑图像处理模块，用于根据所述散斑图像获取所述散斑图像中不同散斑相关系数；

光斑位置坐标输出模块，用于根据所述不同散斑相关系数得到光斑的当前位置信息，以通过相关系数和标定曲线对所述光斑进行定位。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光斑的定位公式为：

I₁(x，y)☆I₂(x，y)＝∫∫I₁(u，v)I₂(u-x，v-y)dudv，

I₁(x)☆I₂(x)＝∫∫I₁(u)I₂(u-x)du，

其中，☆表示相关，I₁(x，y)为第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x，y)为第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，x为第一入射位置的散斑图案的横坐标位置，y为第一入射位置的散斑图案的纵坐标位置，∫∫I₁(u，v)I₂(u-x，v-y)dudv为二维函数I₁(x，y)和I₂(x，y)的互相关函数的定义，I₁(x)为一维状态下的第一入射位置得到的散斑图案的强度分布，I₂(x)为一维状态下的第二入射位置得到的散斑图案的强度分布，∫∫I₁(u)I₂(u-x)du为一维函数I₁(x)和I₂(x)的互相关函数定义。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在将所述入射光照射至所述漫射板之后，所述漫射板将入射光斑散射到所述图像传感器的光敏面上，以生成所述散斑图像。

7.一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统，包括：

漫射板；

图像传感器；以及

如权利要求4-6任一项所述的基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。