CN110553665B - 激光测距器光轴偏差自动测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光测距器光轴偏差自动测量装置及测量方法，包括激光测距器和感光靶板，所述感光靶板上设有多个已标定坐标的参考基准点光源，连接各参考基准点光源形成的多边形中心为理论激光照射点，所述感光靶板配合有近红外工业相机采集基准点光源和激光光斑图像，激光光斑利用参考基准点映射计算激光光斑偏移量；对图像进行梯形校正、增强、去噪，最后确定光斑中心坐标，映射成世界坐标系下的坐标值。本发明通过近红外工业相机采集感光靶板的图像信息，同时采取参考点映射的方式计算光斑偏移量，相比原感光相纸法，有效提高了检测精度和测试效率。

Description

激光测距器光轴偏差自动测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及激光测距领域，具体的说是激光测距器光轴偏差自动测量装置及测量方法。

背景技术

传统机载激光测距器激光轴校准采用专用靶板结合感光相纸的方式完成，在专用靶版上粘贴感光相纸，并标定基准点，激光辐射至感光相纸，灼烧后形成光斑，人工测量光斑与基准点的误差值来计算激光光轴偏移量；由于激光打印专用的近距相纸，在远距离的情况下激光能量衰减较大，近距相纸上激光辐射形成的灼烧光斑不明显，无法准确判读光斑，导致测量偏差量误差较大，因此，本发明提出激光测距器光轴偏差自动校正装置及其测试方法，以提高更高的校准精度和效率。

发明内容

现为了解决上述技术问题，本发明提出了激光测距器光轴偏差测量校正装置及测试方法。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

激光测距器光轴偏差自动测量装置，包括激光测距器和感光靶板，所述感光靶板上设有多个已标定坐标的参考基准点光源，连接各参考基准点光源形成的多边形的中心为理论激光照射点，所述感光靶板配合有近红外工业相机采集基准点光源和激光光斑图像，激光光斑图像利用参考基准点映射计算激光光斑偏移量。

激光测距器光轴偏差测量方法，包括以下步骤：

第一步：打开激光测距器，在感光靶板上形成光斑，近红外工业相机采集感光靶板上的图像信息；

第二步：对图像信息进行梯形校正，将参考基准点映射成一个矩形；

第三步：对校正后的图像进行增强与去噪；

第四步：定位光斑中心坐标；

第五步：将光斑中心坐标映射为世界坐标系下的具体坐标值。

定位光斑中心坐标包括以下步骤：

第一步：求出像素中心的位置（x₀，y₀），找出图中所有像素值为0的点（x，y）；

第二步：求出距理论激光照射点（x_m，y_m）最近的点（x_i，y_i）和距理论激光照射点的距离r_m；

第三步：移动理论激光照射点，使之与点（x_i,y_i）的距离在直线方向上增加1，同时更新理论激光照射点位置；

第四步：不断重复第二步与第三步，直到计算出最小距离r_min，停止计算，此时点（x_min，y_min）即为光斑中心点。

所述光斑中心坐标映射利用参考基准点在世界坐标系下距离已知，建立图像坐标系与世界坐标系对应的距离映射关系。

所述距离r_m的计算公式为：r_m=。

所述参考基准点光源为四个，连接四个参考基准点形成的矩形中心为理论激光照射点。

第三步中利用直方图均衡法和中值滤波法对图像进行增强与去噪。

在光斑中心坐标定位前，对图像进行二值化处理。

本发明的有益效果是：本发明通过近红外工业相机采集感光靶板的图像信息，同时采取参考点映射的方式计算光斑偏移量，相比原感光相纸法，有效提高了检测精度和测试效率。

本发明通过对图像进行梯形校正、增强、去噪和二值化处理，增强光斑清晰度，有效的提高了光斑中心坐标的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明工作流程示意图；

图3为本发明图形处理流程示例；

图4为本发明感光靶板结构示意图；

图5为本发明梯形校正示意图。

实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本发明的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本发明的保护范围内。

如图1至图5所示，激光测距器光轴偏差自动测量装置，包括激光测距器和感光靶板，所述感光靶板上设有多个已标定坐标的参考基准点光源，连接各参考基准点光源形成的多边形的中心为理论激光照射点，所述感光靶板配合有近红外工业相机采集基准点光源和激光光斑图像，激光光斑图像利用参考基准点映射计算激光光斑的偏移量；其中图1所示，工业相机与感光靶板之间存在高度差h，防止采集激光光斑图像时，图形过度畸变，保证采集图形的完整性。

激光测距器光轴偏差测量方法，包括以下步骤：

第一步：打开激光测距器，在感光靶板上形成光斑，近红外工业相机采集感光靶板上的图像信息；近红外工业相机拍摄得到的图像信息通过计算机进行处理；

第二步：对图像信息进行梯形校正，将参考基准点映射成一个矩形；近红外工业相机拍摄物体时存在成像畸变，由于四个参考基准点在实际成像中由于透视的原因可能存在梯形失真，因此需要对图像信息进行梯形校正将感光靶板上的四个参考基准点映射成一个矩形；

第三步：对校正后的图像进行增强与去噪；

第四步：定位光斑中心坐标；首先将图像转化为灰度图像，使用最大类间方差法找到图片的一个合适的阈值，然后对图像进行二值化，图像二值化处理提取后光斑边缘轮廓；

第五步：将光斑中心坐标映射为世界坐标系下的具体坐标值；第二步至第五步通过集成在计算机中的中近距激光高精度测量软件进行处理。

定位光斑中心坐标包括以下步骤：

第一步：求出像素中心的位置（x₀，y₀），找出图中所有像素值为0的点（x，y）；

第二步：求出距理论激光照射点（x_m，y_m）最近的点（x_i，y_i）和距理论激光照射点的距离r_m；

第三步：移动理论激光照射点，使之与点（x_i,y_i）的距离在直线方向上增加1，同时更新理论激光照射点位置；

第四步：不断重复第二步与第三步，直到计算出最小距离r_min，停止计算，此时点（x_min，y_min）即为光斑中心点；最小距离r_min通过理论激光照射点（x_m，y_m）和像素值为0的点（x，y）的坐标进行计算，上述第二步与第三步为循环计算，每一循环判断计算出的距离是否少于上一循环的距离，由于像素值为0的点（x，y）为已知数量，经循环计算后最终可判断出最小距离r_min；其中图3为图形处理流程示例，图中所示光斑中心坐标为x=304.3342，y=171.6652。

所述光斑中心坐标映射利用参考基准点在世界坐标系下距离已知，建立图像坐标系与世界坐标系对应的距离映射关系；根据此映射关系，将光斑中心点坐标映射为世界坐标系下的具体坐标值。

所述距离r_m的计算公式为：r_m=；由于像素值为0的点（x，y）为已知数量，经循环计算后最终可判断出最小距离r_min。

所述参考基准点光源为四个，连接四个参考基准点形成的矩形中心为理论激光照射点。

第三步中利用直方图均衡法和中值滤波法对图像进行增强与去噪；在定位光斑中心前，需消除图像中除光斑外的小亮点，小暗点和其他杂散光的影响，采用直方图均衡法对图像进行增强；该方法是一种改变输入图像灰度概率密度分布的一种图像增强算法，相对来说鲁棒性比较好而且能到较好的增强效果；由于光斑的图像噪声影响质心精度，因此采用中值滤波法对激光光斑进行去噪处理；该方法让与周围像素灰度值的差比较大的像素改取与周围像素值接近的值，从而消除孤立的噪声点，保留图像的重要的结构特点。

在光斑中心坐标定位前，对图像进行二值化处理；首先将图像转化为灰度图像，使用最大类间方差法找到图片的一个合适的阈值，然后对图像进行二值化，图像二值化处理提取后光斑边缘轮廓，由于二值图像值只有0和1，因此对图像白色部分即像素值为1的部分求均值，可以求出像素中心的位置（x₀,y₀），即其中，随后利用（x₀,y₀）计算得出光斑中心坐标。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.激光测距器光轴偏差自动测量装置的测量方法，其中，激光测距器光轴偏差自动测量装置，包括激光测距器和感光靶板，其特征在于：所述感光靶板上设有多个已标定坐标的参考基准点光源，连接各参考基准点光源形成的多边形的中心为理论激光照射点，所述感光靶板配合有近红外工业相机采集基准点光源和激光光斑图像，激光光斑图像利用参考基准点映射计算激光光斑偏移量；

所述参考基准点光源为四个，连接四个参考基准点形成的矩形中心为理论激光照射点，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：打开激光测距器，在感光靶板上形成光斑，近红外工业相机采集感光靶板上的图像信息；

第二步：对图像信息进行梯形校正，将参考基准点映射成一个矩形；

第三步：对校正后的图像进行增强与去噪；

第四步：定位光斑中心坐标；

第五步：将光斑中心坐标映射为世界坐标系下的具体坐标值；

定位光斑中心坐标包括以下步骤：

第一步：求出光斑像素中心的位置（x₀，y₀），找出图中所有像素值为0的点（x，y）；

第二步：求出距理论激光照射点（x_m，y_m）最近的点（x_i，y_i）和距理论激光照射点的距离r_m；

第三步：移动理论激光照射点，使之与点（x_i,y_i）的距离在直线方向上增加1，同时更新理论激光照射点位置；

第四步：不断重复第二步与第三步，直到计算出最小距离r_min，停止计算，此时点（x_min，y_min）即为光斑中心点。

2.根据权利要求1所述的测量方法：其特征在于：所述光斑中心坐标映射利用参考基准点在世界坐标系下距离已知，建立图像坐标系与世界坐标系对应的距离映射关系。

3.根据权利要求1所述的测量方法：其特征在于：所述距离r_m的计算公式为：

r_m= 。

4.根据权利要求1所述的测量方法：其特征在于：第三步中利用直方图均衡法和中值滤波法对图像进行增强与去噪。

5.根据权利要求1所述的测量方法：其特征在于：在光斑中心坐标定位前，对图像进行二值化处理。