CN110741222A - 检测器校准 - Google Patents

Abstract

一种用于检测器的校准的图案，包括一系列对比的亮段和暗段；这些段被布置为使得能够从图案的窗口部分确定任何点在图案上的绝对位置，图案的窗口部分包括该点；窗口部分由预定的最小数量的段组成，段的预定的最小数量小于该系列中段的总数量。

Description

检测器校准

技术领域

本发明涉及检测器校准，特别地涉及相机和线扫描(line-scan)相机在多个方向上的校准。

背景技术

检测器和其它光学设备(诸如相机)的校准对于确保准确记录和解释由检测器捕获的图像和其它数据至关重要。校准错误会导致对图像和所获得的数据的错误解释。检测器设备的校准通常是一项耗时的任务，需要多个步骤并且经常需要多个校准或对准目标，针对这些目标来评估检测器的位置和焦点。

不同种类的分拣机需要使用检测器来产生图像，然后对图像进行分析，例如，以确定是否应拒绝要分拣的物品或允许其继续处理流程。

为了基于来自检测器(或其它传感器)的数据正确地引导拒绝的物品，需要针对每个像素知道检测器正在查看的分拣带或斜道上的确切位置。知道像素在皮带上的位置的另一个原因是使得能够对检测器进行几何校准。

在某些带式分拣机中，校准标尺被放置在检测器的扫描线中的分拣带上。该标尺具有高强度段和低强度段的交替图案。这允许执行某种方式的拒绝分配和检测器的几何校准。

但是，这样的系统具有许多缺点。例如，当扫描线在多个检测器上被分开时，(一个或多个)中间检测器查看标尺的中间部分。为了捕获皮带上的准确位置，操作员通常必须对每个检测器的视野内的第一段进行计数，并将其设置为软件中的参数。替代地，将标记放在标尺上以查看标尺上的段与视野中的段之间的对应关系，之后可以在标尺上对偏移进行计数。这可能是繁琐且容易出错的过程。US5463429A描述了用于扫描线相机的校准图案。但是，该专利仅提供与对图案上相同的单个固定位置的对准。US 4557599A描述了对准处理，但是其适用性限于矩阵相机。Luna等人在IEEE Transactions on Instrumentation andMeasurement(卷：59，发行号：8，2010年8月)中描述了线扫描相机的校准。但是，这项工作要求应该在相机中可见完整的目标。

因此，期望提供对上述技术进行改进的更高效的检测器校准。

发明内容

本发明提供了一种用于检测器的校准的图案，该图案包括对比的亮段和暗段的线性系列；这些段被布置为使得检测器可从图案的窗口部分确定图案上任何点的绝对位置，其中窗口部分包括该点；窗口部分包括预定数量的段，段的预定最小数量小于该系列中的段的总数量。

这是有利的，因为其使得检测器可以通过检查图案的窗口化部分来确定图案上的绝对位置。窗口部分的维度被确定为包括足够数量的图案段，使得可以确定完整图案内的位置。这对于检测器(诸如例如相机)的校准特别有利，因为它消除了例如校准技术中所需的标尺的物理标记的需要。它进一步消除了与多个检测器一起使用的多个图案的需要。它还提供了检测器的几何校准并考虑了色差。窗口部分中的图案因此是唯一的，并且在整个图案长度上对相同的窗口大小没有重复。

图案的段可以是矩形形状的并且包括长度和宽度。至少一个段的宽度可以与至少第二段的宽度不同。

这是有利的，因为矩形形状的段可被一系列检测器类型容易地识别出。此外，提供具有不同宽度的段使得能够识别图案内的水平位置。

图案的至少一个段沿着其长度可以具有非均匀的宽度。这是有利的，因为沿着其长度提供宽度非均匀的段使得能够识别图案内的垂直位置。

检测器校准系统可以包括其上施加有图案的目标。检测器校准系统可以被布置为使得当检测器观察窗口部分时，目标相对于检测器的绝对位置和朝向是可确定的。这样的系统具有允许快速校准和确认系统内的检测器位置的优点。

如检测器所观察到的图案的对比的亮段和暗段中的至少一个之间的过渡可以包括灰度过渡。对比的亮段和暗段中的至少一个之间的过渡可以包括正弦灰度过渡。这是有利的，因为它使得可以确定相对于目标的检测器位置的子像素正确度。

检测器校准系统还可以被布置为使得可从图案的亮段和暗段的检测强度的标准偏差来确定检测器相对于目标的焦点。这是有利的，因为它使得检测器获得初始或粗略的焦点。

检测器校准系统还可以被布置为使得可从检测到的亮段的强度与检测到的暗段的强度之间的差异的比较来确定检测器相对于目标的焦点。这是有利的，因为它使得检测器获得二级或精细焦点。

检测器校准系统可以包括线扫描相机。检测器校准可以被布置为使得线扫描相机相对于目标的垂直位置和角度可从线扫描相机的扫描线与图案的中心线之间的角度确定。这是有利的，因为它提供了相机相对于目标的对准和校准。

本发明还提供了一种产生包括对比的亮段和暗段的线性系列的图案的方法，该方法包括将该系列对比的亮段和暗段布置为与线性反馈移位寄存器(LFSR)的所生成的二进制输出对应，使得1位对应于亮段，并且0位对应于暗段。

这样的方法是有利的，因为它使得能够基于LFSR的二进制输出来产生物理图案。实际上，二进制输出被变换成可以由检测器查看的一系列亮段和暗段。

图案可以包括一系列线性m个段，其中LFSR的二进制输出通过以下方式生成：

选择值n，使得m<＝2^n-1+(n-1)；

选择大小为n的最大长度LFSR；

选择LFSR起始状态；

从所选择的LFSR起始状态开始，创建长度为m的二进制序列。

通过这种方法产生的图案可以用于检测器的校准。

该方法还可以包括将曼彻斯特编码应用于LFSR的二进制输出。这是有利的，因为它使得图案中不超过两个连续的位将是相同的。这提供了足够的边缘密度，即，在对比的亮段和暗段之间足够的过渡，使得与非曼彻斯特编码的输出相比，可以以提高的准确度来确定图案上的绝对位置。

图案的对比的亮段和暗段的线性系列可以对应于二进制输出：

使得1位对应于亮段并且0位对应于暗段。

图案的窗口部分可以由13位组成。这提供了有效的最小窗口大小，以允许确定图案上的绝对位置。

附图说明

图1是大小为4位、掩码为0011的线性反馈移位寄存器的表示；

图2是大小为4位的最大长度线性反馈移位寄存器的表示；

图3是从掩码为1001的线性反馈移位寄存器生成的样本序列的表示；

图4是根据本发明的图案的二进制表示；

图5是根据本发明的曼彻斯特编码图案的二进制表示；

图6是根据本发明的图案；

图7是根据本发明的图案的段的表示；

图8是根据本发明的图案的段的表示；

图9是根据本发明的非均匀段宽度的图案的表示；

图10是子像素拟合的表示；

图11是子像素拟合的表示。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明。用于检测器校准的图案包括对比的亮段和暗段的线性系列；这些段被布置为使得可从图案的窗口部分确定图案上的任何点的绝对位置，其中窗口部分包括该点；窗口部分包括预定数量的段，段的预定最小数量小于该系列中的段的总数量。

图案的该系列对比的亮段和暗段被布置为与线性反馈移位寄存器(LFSR)的二进制输出对应。由此，提供了一种产生包括对比的亮段和暗段的线性系列的图案的方法，该方法包括将该系列对比的亮段和暗段布置为与线性反馈移位寄存器(LFSR)的所生成的二进制输出对应，使得1位对应于亮段并且0位对应于暗段。通过这种方法产生的图案可以用于检测器的校准。在还有的实施例中，1位可以对应于暗段并且0位可以对应于亮段。

反馈函数

如用于导出图案的线性反馈函数由馈入到异或门网络中的一组抽头(tap)定义。抽头可以被表达为掩码。例如，如果在第一、第三和第四位上存在抽头，则掩码为1101(注意的是，第一位在右侧)。

由给定掩码为某个输入序列定义的反馈函数的结果为0或1，具体取决于被掩码的输入序列中一的数量是偶数还是奇数。

例如：

输入	0	1	1	0
					掩码	1	1	0	1
被掩码的输入	0	1		0

一的计数：1为奇数->1

输入	1	1	0	0
					掩码	1	1	0	1
被掩码的输入	1	1		0

一的计数：2为偶数->0

掩码可以被表示为二进制数。但是，对于大掩码，将其转换成十进制或十六进制数更为容易。因此，上面的掩码为0b1101或13或OxD。

线性反馈移位寄存器

线性反馈移位寄存器(LFSR)由其状态的大小(以位为单位)和返回1位的线性反馈函数定义。线性反馈移位寄存器被实现为使得从寄存器中的特定值开始，通过将该值移位一位并随后将该值附加到原始值来计算新的寄存器值。在移位时，落在位窗口之外的位被丢弃。

例如：

给定值1101，带有掩码0011的反馈函数将返回1，该值将被附加到移位后的值。

因此，新值变为1011。

图1图示了大小为4位的LFSR的状态空间的示例，其中反馈函数包括对第一位和第二位进行XOR运算。对于图1中的每个值，箭头指示使用带有掩码0011的LFSR将成为下一个值的值。

本发明的LFSR可以利用在位位置的子集处的位的异或运算作为反馈函数。这些类型的LFSR被称为斐波纳契LFSR。具有给定位大小n的LFSR的数量被称为最大长度LFSR。这样的LFSR具有包含2^n-1个状态的循环(这是除了具有全零的状态之外，所有可能的状态)。图2图示了具有掩码1001或0x9的状态大小为4位的最大长度LFSR。循环中的值的数量为15。对于长度为2的LFSR，只有一个掩码导致最大长度LFSR:0x3，同样，对于长度为3的LFSR可以是:0x6。对于长度为4的LFSR，存在两个最大LFSR，其掩码为0x9和0xC。对于长度为5的LFSR，存在6个最大LFSR，其掩码为0x12、0x14、0x17、0x1B、0x1D、0x1E。

图案生成和绝对定位

为了生成根据本发明的图案，将来自反馈函数的结果表示为一系列对比的亮段和暗段。例如，使用如上所示掩码为1001的4位LFSR：

从0001开始，结果为1，因此图案以1开头。

下一个状态变为0011，结果为1，因此图案变为11。

下一个状态变为0111，结果为1，因此图案变为111。

下一个状态变为1111，结果为0，因此图案变为1110。

因此，图案1110可以被表示为用于表示三个1的3个亮段，以及用于表示0的一个暗段。

由于n位的LFSR的每个状态与其前任(它们具有共同的n-1位)重叠，因此这些状态可以按长的位序列进行链接。该序列是所有生成的位的级联。对于上面概述的带有掩码1001和起始状态0001的示例最大长度LFSR，产生以下序列：000111101011001000。可以创建长度为2^n-1+(n-1)的序列，其中最后n-1位包含前n-1位的环绕。注意的是，序列可以在任何给定状态下开始，因此可以生成2^n-1个不同的序列。

该序列的构造使得序列中每个4位的子序列都是唯一的。通过为循环中的每个状态分配索引位置，可以创建从子序列到位置上的映射。下表1提供了本示例序列000111101011001000的查找表。每个4位的子序列(ii)均被解释为二进制数，并将所得的数字用作表中的索引(i)。表中该索引的附加值(iii)是该子序列在序列中的位置。

i	ii	iii
			0	0000	-1
1	0001	0
			2	0010	12
3	0011	1
			4	0100	13
5	0101	7
			6	0110	9
7	0111	2
			8	1000	14
9	1001	11
			10	1010	6
11	1011	8
			12	1100	10
13	1101	5
			14	1110	4
15	1111	3

表1

因此，对于包括一系列线性m个段的图案，可以通过以下方式生成序列：

·选择值n，使得m＜＝2∧n-1+(n-1)；

·选择大小为n的最大长度LFSR；

·选择LFSR起始状态；

·从所选择的LFSR起始状态开始，创建长度为m的二进制序列。

水平定位和方向

给定序列中选定数量的位可以被称为窗口。对于给定的序列，将存在多个窗口，该多个窗口当从左到右按一系列位读取时，将找到在从右到左读取时该序列中的对应的“镜像”位系列。例如，相对于图3，跨越上面表示的顶部的线指示从左到右读取的6位窗口为011110。横越下面表示的顶部的线指示从右到左读取的6位窗口也为011110。因此，在这种情况下，检测器(例如相机)可能无法分辨其相对于由该序列定义的图案正在指向的方向，因为从左侧指向图案的相机可能如图3的上面表示中突出显示的那样读取序列011110，而从右侧指向图案的相机可能如图3的下面表示中突出显示的那样读取序列011110。

对于上面的示例，如果选择了大小为6的窗口，则发现该序列仅包含三个位置，而窗口包含也作为“镜像”序列出现的子序列(参见图3，其中在上面的表示中从左到右读取的序列对应于在下面的表示中从右至左读取的序列)。增大窗口大小有助于减少发生“镜像”位系列的情况。对于图3的示例序列，表2指示了相对于给定窗口大小将找到“镜像”序列的实例的数量。因此，窗口大小为8允许确定不存在对应的镜像序列的检测器的视线的方向。

窗口大小(位)	“镜像”序列的实例
		4	15
5	6
		6	3
7	1
		8	0

表2

由此，为了生成提供在m个位置的序列中找到绝对位置的图案，必须可以确定图案的给定窗口化视线从哪个方向观察图案。

为了生成这样的图案，对于给定的n，考虑所有可能的最大长度反馈函数和所有可能的序列起始状态。对于由此生成的每个图案，确定区分视线的方向所需的最小窗口大小。然后确定具有最小窗口大小的图案。

对于给定的m，可以为LFSR选择比第一个n大的、等式m≤<2ⁿ-1+n-1将成立的位大小。这意味着用于给定序列中的子序列位置的查找表将变得更大，但是可以产生更小的用于确定方向的窗口。

曼彻斯特编码

如上一节所述，生成的图案可能具有很长的0或1。这可以通过将曼彻斯特编码应用于图案来克服。虽然这会使图案中位的数量加倍，但它保证了不超过两个连续的位将是相同的。这提供了足够的边缘密度，即，在对比的亮段和暗段之间足够的过渡，使得与非曼彻斯特编码的输出相比，可以以提高的准确度来确定图案上的绝对位置。例如，示例序列000111101011001000的曼彻斯特编码为：101010010101011001100101101001101010。注意的是，初始序列中的多个1和0的序列已被分解。

校准系统

描述了包括如上所述的图案的检测器校准系统的实施例。除了下面描述的那些之外，图案和检测器的其它布置也是可能的。

检测器校准系统可以包括目标，该目标具有如上所述施加到其上的图案。例如，目标可以是标尺，并且可以沿着标尺的长度施加图案。检测器校准系统可以被布置为使得当检测器观察标尺上的图案的窗口部分时，可确定目标相对于检测器的绝对位置和朝向。

该检测器可以与例如分拣机一起使用。标尺可以延伸穿过分拣机的输送机。为了适合与通常尺寸的分拣机一起使用，图案的暗段和亮段的宽度不能太小。已发现具有2.5毫米的段宽度的图案是合适的。检测器可以是一个或多个相机，例如线扫描相机。

2000毫米的相机扫描线被认为适用于一系列检测过程。为了适应2000毫米的扫描线，可以使包括图案的标尺在其侧面稍微更宽一些(例如，每侧50毫米)，从而使整个图案的宽度为2100毫米。使用2.5毫米的段宽度，这将导致840个段的图案，这对应于420位的LFSR序列(无曼彻斯特编码)。

因此，针对最小窗口大小进行搜索来确定长度为420的图案的绝对位置和朝向。表3示出了LFSR的不同大小的结果：

表3

参考表3，第一列中指示LFSR大小n。第二列中指示窗口大小w。为了与曼彻斯特编码一起使用，该窗口大小应乘以因子2。

选择2.5毫米的图案段宽度。这提供了有效的高分辨率性能，即，允许非常近地看图案的相机实现，并且提供了有效的低分辨率性能，即，允许相机从更远处看图案。

第四列指示用于明确检测位置的最小窗口宽度的物理大小。例如，对于表3中的第一行值，窗口宽度因此从w*2*2.5得出(例如，16*2*2.5＝80)。

因此确定最小窗口大小为13。选择具有2048的较小查找表的序列。这提供了具有最小窗口的196个图案。优选地确保所选择的图案的第一位和最后一位是1。这在序列的两端提供了对称的结尾，并简化了标尺的边缘处视图的处理。由此，选择具有以1开头和结尾的曼彻斯特编码的图案。参数为：

·抽头的掩码：0x503(1283)-十六进制(十进制)

·起始状态：0x25(37)-十六进制(十进制)

产生的完整图案(420位)在图4中示出。对应的曼彻斯特编码的图案(840位)在图5中示出。

图6以1:1的比例显示了整个2100毫米的图案(切成17.5厘米的块)。

垂直定位

根据本发明的图案的段可以是矩形形状的并且包括长度和宽度。此外，至少一个段的宽度可以与至少第二段的宽度不同。此外，至少一个段沿着其长度可以具有非均匀的宽度。这些特征允许确定图案中的垂直定位(参见图7和图8)。

参考图7，示出了本发明的图案的中心线下方和中心线上方的区域，其中该区域的高度由在[-1,1]中的△y定义。垂直位置被定义为对于△y＝0在中心线上，对于△y＝1在区域的顶部，并且对于△y＝-1，在中心线下面的区域的底部。

给定粗细为B的亮段(即，对应于1的位值序列)，粗细可以根据△y在从B-B/2的粗细到B+B/2的粗细的区域内线性变化。

参考图8，给定粗细为2B的双亮段(即，对应于1的位值序列，后面跟着另外一个1的位值序列)，粗细可以根据△y在从2B-B/2到2B+B/2的区域内线性变化。

取决于其形状，图案段可以被称为或者“奇数”或者“偶数”。例如，参考图9，可以看到“奇数”和“偶数”白色段之间的差异。第一条(奇数)白线在图的顶部开始粗，并且在底部逐渐变细。第二条(偶数)白线在图的顶部开始细，并且在底部以粗结束。图7和图8中还显示了“奇数”特性。中间部分的粗细是图7中的B(或图8中的2B)加上△yB/2。对于“偶数”线，“交换”行为：线在顶部细并且在底部粗。因此，在针对粗细的公式中，符号从正变为负。由此，奇数段(单个)的粗细等于B+△yB/2，而对于偶数段，它等于B-△yB/2。这意味着暗段的粗细保持不变。但是，它们的位置取决于△y而移位。

因此，对于基本宽度B的段，如果奇数白线的宽度是W＝B+△yB/2，则可以将高度计算为△y＝2W/B-2。此外，偶数白线的宽度为W＝B-△yB/2，并且高度可以根据△y＝2-2W/B计算。注意的是，也存在基本粗细为2B的白线。

由此，如果我们假设在检测器校准系统中，检测器(例如相机)应聚焦在中心线上，那么计算△y或中心线可能指示与中心未对准，并且因此相应地使检测器重新校准到中心线。

在操作中，可以将相机设置为查看图案，但是不必一定要平行于图案的中心线查看。例如，线扫描相机具有对整个对象进行成像的单行像素。由此，当使用线扫描相机时，相机的扫描线可以不与图案的物理中心线平行。

因此，当用相机观看时，例如在两个不同的白色段中的给定像素高度位置相对于相机的扫描线可能出现在不同的高度。可以计算图案的每个白色段的像素高度。为了计算给定的像素高度，可以通过多个白色段上的离散点拟合线性线。白色段越多，拟合将越准确，因此这是使用曼彻斯特编码用于图案的另一个优势。因此，可以通过评估该位置处的线来确定某个x位置的高度(y位置)。这还使得可以计算图案的中心线与相机的扫描线之间的角度。由此，相机的扫描线可以由两个值定义：在特定位置的角度和高度。当相机被安装在检测器校准系统中并对准后，期望角度和高度两者都被设置为零。例如，如果两个相机需要查看不同的平行线，则还可能期望为不同的相机设置不同的高度。图9示出了可以以上述方式用于相机对准的本发明的图案的一部分。在特定实施例中，可以使用弯曲的扫描线而不是所述的线性扫描线。在这种设置中，可以对多个离散点执行曲线拟合以提供相机位置信息。因此，利用多个离散点而不是单个点，允许为线性扫描线和弯曲扫描线两者确定相机定位。

子像素拟合

在前面各节中描述的图案中，图案上的位置由亮段和暗段的边缘位置确定，实际上，位置数据在暗段和亮段之间的边缘中编码。当通过相机或其它数字光学设备查看时，这允许将位置检测降到像素水平。但是，图案的暗区域内的像素和亮区域内的像素本身并不用于确定图案内的位置。为了以比像素水平更精细的分辨率检测段边缘，可以检查边缘处的像素(2个像素)的灰度值。但是，通常这种方法容易产生噪音。替代方案是在边缘周围定义灰度图案。这使得为了以子像素精度定义局部边缘的位置，使用多个像素。

但是，并非每种灰度图案都适用，例如，从暗到亮的线性渐变将会添加较少的信息。下面，描述基于正弦曲线的方法。参考图10，高和低之间的边缘被正弦曲线形状所取代，该正弦曲线形状在段(B)的粗细上从亮变为暗(或相反)。B的一半在段的边缘之前，并且B的一半在段的边缘之后。

进一步参考图10，垂直的和水平的直线表示原始图案图像的灰度值。弯曲线是新图像的灰度值。注意的是，2位宽的段的中间部分或者完全亮或者完全暗(参见图10中的直线)。

图像的阈值可以在亮暗值的中间(参见虚线)，并且二进制化的图像的边缘将与原始图像位于同一位置。这仍然会产生像素位置处的边缘。但是，在进一步的步骤中，可以通过检测到的边缘像素周围的像素值拟合线。该线与阈值线的相交将产生边缘的子像素位置。

对于低分辨率，这是一种好的方法。总准确度也由于该位置在图像中的所有边缘上求平均而提高。对于高分辨率(例如，在检测器被定位在更靠近图案的情况下)，存在较少要在其上求平均的边缘，即，当相机正在查看较少的图案段时。但是，在高分辨率下，正弦曲线的形状更清晰，并且可以通过拟合正弦曲线而不是直线来进行更准确的边缘检测。

对于垂直定位，图案段的粗细或宽度沿着其高度变化。这意味着亮段和暗段之间的边缘过渡会随着宽度的变化而移位。当边缘移位时，阈值线和正弦曲线形状仍应在该边缘处相交。因此，正弦曲线也取决于高度而线性拉伸。这在图11中示出。中间部分(在垂直方向上表示为“0”)在中心线处(无移位)，顶部(在垂直方向上表示为“1”)和底部(表示为“-1”)部分在垂直对准条带的极值处(最大移位)。亮段由1和3表示，而暗段由2和4表示。

垂直线指示边缘的线性移位。例如，前两条垂直线指示亮段(1)的变窄，而第二条垂直线和第三条垂直线指示暗段(2)的边缘位置的移位。由此，可以看出，亮段的中心保持在相同的位置，但该段变窄或变宽，而暗段保持相同的宽度，但是中心改变位置。

优化检测器焦点

通过首先提供粗略的焦点指示并且随后提供更精细的焦点指示，可以优化检测器校准系统中的检测器的焦点。

可以通过分析从检测器获得的图像或帧抓取中的灰度值的标准偏差来实现检测器在段的图案上的焦点的粗略指示。例如，如果检测器不在焦点上，则图像将是均匀的灰色。可以从一位宽度和两位宽度的段之间的高度差(最大和最小灰度级之间的差)获得焦点的中间指示。由此，检测器的焦点越好，计算出的标准偏差就越高。当检测器焦点足够好以检测图案时，可以利用随后的更精细的焦点指示。

更精细的焦点指示的第一实施例利用图案中存在细的和粗的白色段。对于细的段(使用如上所述的正弦过渡)，只有一个像素将处于最高强度值。对于粗的白色段，可能会存在整个像素平台具有相同高强度。如果相机不在焦点上，则强度值将被平滑，并且细段的顶部值和底部值将更彼此接近。细段的顶部和底部强度值之间的差与粗段的顶部和底部强度值之间的差之比提供了检测器焦点的质量的指示。该比值越接近1，焦点越好。

更精细的焦点指示的第二实施例使用检查段边缘而没有正弦过渡。例如，每个第九段边缘可以是高对比度边缘。假设不良焦点将使多个像素上的这种过渡变得模糊，那么在没有正弦过渡的情况下，在段边缘周围测量两个相邻像素之间的最大差异。差值越高，焦点越好，即，指示在两个相邻像素上从白色段到黑色段的强过渡。为了获得稳定的指示，可以对所有边缘的精细焦点测量值进行平均。这提供了以下优点：由于高的边缘密度(即，多个段)，因此可以在整个扫描线上而不是仅在特定点处测量和优化焦点。

当在本文中参考本发明使用时，词语“包括”和词语“具有/包含”用于指定所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或其组的存在或添加。

应该认识到的是，为了清楚起见而在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见而在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。

Claims (17)

1.一种用于检测器的校准的图案，所述图案包括对比的亮段和暗段的线性系列；

所述段被布置为使得检测器能够从所述图案的窗口部分确定所述图案上的任何点的绝对位置，其中所述窗口部分包括所述点；所述窗口部分包括预定数量的段，段的预定的最小数量小于所述系列中的段的总数量。

2.如权利要求1所述的图案，其中所述段是矩形形状的并且包括长度和宽度。

3.如权利要求1或2所述的图案，其中至少一个段的宽度与至少第二段的宽度不同。

4.如权利要求3所述的图案，其中至少一个段沿着其长度具有非均匀的宽度。

5.一种检测器校准系统，包括：

应用有任何前述权利要求所述的图案的目标。

6.根据权利要求5所述的检测器校准系统；所述系统被布置为使得当所述检测器观察所述窗口部分时，能够确定所述目标相对于所述检测器的绝对位置和朝向。

7.根据权利要求6所述的检测器校准系统，其中如由所述检测器观察到的所述图案的所述对比的亮段和暗段中的至少一个之间的过渡包括灰度过渡。

8.根据权利要求7所述的检测器校准系统，其中在所述对比的亮段和暗段中的至少一个之间的过渡是正弦灰度过渡。

9.根据权利要求6所述的检测器校准系统，所述系统还被布置为使得所述检测器相对于所述目标的焦点能够从所述图案的亮段和暗段的检测强度的标准偏差来确定。

10.根据权利要求8所述的检测器校准系统，所述系统还被布置为使得所述检测器相对于所述目标的焦点能够从亮段的检测强度与暗段的检测强度之间的差的比较来确定。

11.根据权利要求5所述的检测器校准系统，其中所述检测器包括线扫描相机。

12.根据权利要求11所述的检测器校准系统，所述检测器校准系统被布置为使得所述线扫描相机相对于所述目标的垂直位置和角度能够从所述线扫描相机的扫描线与所述图案的中心线之间的角度来确定。

13.一种产生包括对比的亮段和暗段的线性系列的图案的方法，所述方法包括将对比的亮段和暗段的系列布置为与线性反馈移位寄存器(LFSR)的所生成的二进制输出对应，使得1位对应于亮段，并且0位对应于暗段。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述图案包括m个段的线性系列，并且其中LFSR的二进制输出通过以下方式生成：

选择值n，使得m<＝2^n-1+n-1；

选择大小为n的最大长度LFSR；

选择LFSR起始状态；

从所选择的LFSR起始状态开始，创建长度为m的二进制序列。

15.如权利要求14所述的方法，还包括将曼彻斯特编码应用于所述LFSR的二进制输出。

16.如权利要求1所述的图案，其中所述对比的亮段和暗段的线性系列对应于二进制输出：

10101010100110100110010110011001101010100110010110011001010110011010101010010101100110010110100101011001010101010101101010010110010110100101010101101001101001011001101001010101010110011010010110010101100110100110011001100101010110010110010101100110011010100101011001011010100110011001101001010110010110011010010101101001011010011001101001101001100101101001010101100110100110101010010110100101011001101001101001010110011010100110101001011010100101011010011010100110011010010101 1010101010011010100110010110101001010110011010010101011010101001101010100110010101101010100101101010011001010101010110101010010110010101011001101001010110011001010101011010101010010110011010101010011010101001011001100110010101010110010110011001011010100110010110100110011001010101010110010110101010101001010101011001011010010110011001101001101001011001010101101001

使得1位对应于亮段并且0位对应于暗段。

17.如权利要求16所述的图案，其中所述窗口部分由13位组成。

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