CN111336920B - 一种空间光调制器上激光位置的标定方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间光调制器上激光位置的标定方法和系统，涉及激光调控的技术领域，包括：向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使空间光调制器利用多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，衍射图像用于表征光斑与阶跃相位图的π‑0分界线之间的相对位置；获取多个衍射图像，并确定出多个衍射图像中的目标衍射图像，目标衍射图像为多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像；计算目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；将最小不对称度所对应的目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光的光斑中心的像素坐标，解决了现有技术中对激光光斑位置进行标定的标定结果精度较低的技术问题。

Description

一种空间光调制器上激光位置的标定方法和系统

技术领域

本发明涉及激光调控的技术领域，尤其是涉及一种空间光调制器上激光位置的标定方法和系统。

背景技术

激光具有能量密度高，方向性好，高相干性等优点，在能量域、时间域、空间域具有丰富的可调自由度。激光的这些典型特征使其在加工制造中具有材料适用范围广，精度高(百纳米)，非接触等优点，在机械、光学、生物等领域中得到广泛应用。随着超短脉冲、超高光强、超短波长激光的快速发展，人们不断发现全新的激光与物质的相互作用原理，如非热相变、静电剥离、库伦爆炸、电子与晶格之间的非平衡态传热、非线性吸收等。这些丰富的作用机理使激光加工技术具有独特的极端制造效果。然而，绝大部分激光加工仍然是基于逐点扫描的串行加工技术，加工耗时随着结构的尺寸呈三次方递增，在实际生产中难以克服效率上的瓶颈。

目前，提高激光加工效率的方法主要有三种：优化扫描策略、采用微透镜或者衍射光学元件进行分束、基于全息干涉或光场调控的并行加工技术。优化扫描策略的本质仍然是逐点扫描，在提高效率方面作用有限；微透镜或者衍射光学元件分束的方法只能加工出周期固定的结构，加工灵活性差；基于空间光调制器的光场调控技术根据自行设计的二维或三维结构将光场图形化，从而提升单次加工维度，进而实现高效灵活的加工。因此，研究如何利用空间光调制器对激光进行光场调控具有重要意义。

但是，目前，完成激光光斑中心和相位图位置匹配的方法主要是人为调整激光光斑位置或者移动相位图位置，靠人眼判断是否匹配。一方面重合精度无法保证，另一方面该方法对于科研人员经验有较高要求，也耗费大量时间。

针对上述问题，还未有人提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空间光调制器上激光位置的标定方法和系统，以缓解解决现有技术中对激光光斑位置进行标定的标定结果精度较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种空间光调制器上激光位置的标定方法，包括：向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使所述空间光调制器利用所述多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；获取所述多个衍射图像，并确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑的像素坐标。

进一步地，所述多个阶跃相位图包括：第一类阶跃相位图和第二类阶跃相位图，其中，所述第一类阶跃相位图的π-0分界线垂直于所述第二类阶跃相位图的π-0分界线，且任意相邻的两个第一类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素，任意相邻的两个第二类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素。

进一步地，所述目标衍射图像包括：第一目标衍射图像和第二目标衍射图像，所述多个衍射图像包括：第一类衍射图像和第二类衍射图像，其中，所述第一类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第一类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像，所述第二类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第二类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像；获取所述多个衍射图像，并确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，包括：获取所述第一类衍射图像，并确定出所述第一类衍射图像中的第一目标衍射图像，其中，所述第一目标衍射图像为所述第一类衍射图像中关于第一目标区域对称的衍射图像，所述第一目标区域为所述第一目标衍射图像中的最宽的暗条纹；获取所述第二类衍射图像，并确定出所述第二类衍射图像中的第二目标衍射图像，其中，所述第二目标衍射图像为所述第二类衍射图像中关于第二目标区域对称的衍射图像，所述第二目标区域为所述第二目标衍射图像中的最宽的暗条纹。

进一步地，所述方法还包括：对所述目标衍射图像进行二值化处理，得到中间目标衍射图像；根据所述中间目标衍射图像，确定出所述目标区域。

进一步地，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度，包括：利用归一化算法，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度；基于所述不对称度和所述π-0分界线的像素位置坐标，构建关系曲线；基于所述关系曲线，确定出所述最小不对称度。

进一步地，所述最小不对称度包括：第一最小不对称度和第二最小不对称度，其中，所述第一最小不对称度为所述第一目标衍射图像中的最小不对称度，所述第二最小不对称度为所述第二目标衍射图像中的最小不对称度。

进一步地，将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑中心的像素坐标，包括：

将所述第一最小不对称度所对应的所述第一目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑的横向像素坐标；

将所述第二最小不对称度所对应的所述第二目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑的纵向像素坐标。

第二方面，本发明实施例还提供了一种空间光调制器上激光位置的标定系统，包括：激光器，透镜组，空间光调制器，CCD摄像头和终端设备，其中，所述透镜组包括：扩束透镜组和聚焦透镜，所述扩束透镜组设置于所述激光器和所述空间光调制器之间，所述聚焦透镜设置于所述空间光调制器和所述CCD摄像头之间，所述终端设备分别与所述空间光调制器和所述CCD摄像头相连接；所述激光器，用于透过所述扩束透镜组向所述空间光调制器发射待标定激光；所述空间光调制器，用于获取终端设备加载的多个阶跃相位图，利用所述多个阶跃相位图对所述待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；所述CCD摄像头，用于通过所述聚焦透镜采集所述多个衍射图像，并将所述多个衍射图像加载给所述终端设备；所述终端设备，用于在获取到所述多个衍射图像之后，确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；所述终端设备，还用于计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；所述终端设备，还用于将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑中心的像素坐标。

进一步地，所述多个阶跃相位图包括：第一类阶跃相位图和第二类阶跃相位图，其中，所述第一类阶跃相位图的π-0分界线垂直于所述第二类阶跃相位图的π-0分界线，且任意相邻的两个第一类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素，任意相邻的两个第二类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素。

进一步地，所述目标衍射图像包括：第一目标衍射图像和第二目标衍射图像，所述多个衍射图像包括：第一类衍射图像和第二类衍射图像，其中，所述第一类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第一类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像，所述第二类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第二类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像；所述终端设备还用于：获取所述第一类衍射图像，并确定出所述第一类衍射图像中的第一目标衍射图像，其中，所述第一目标衍射图像为所述第一类衍射图像中关于第一目标区域对称的衍射图像，所述第一目标区域为所述第一目标衍射图像中的最宽的暗条纹；获取所述第二类衍射图像，并确定出所述第二类衍射图像中的第二目标衍射图像，其中，所述第二目标衍射图像为所述第二类衍射图像中关于第二目标区域对称的衍射图像，所述第二目标区域为所述第二目标衍射图像中的最宽的暗条纹。

在本发明实施例中，首先，向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使空间光调制器利用多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，衍射图像用于表征光斑与阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；接着，获取多个衍射图像，并确定出多个衍射图像中的目标衍射图像，目标衍射图像为多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，目标区域为目标衍射图像中的最宽的暗条纹；然后，计算目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；最后，将最小不对称度所对应的目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光光斑中心的像素坐标。

在本发明实施例中，由于目前完成激光光斑中心和相位图位置匹配的方法主要是人为调整激光光斑位置或者移动相位图位置，靠人眼判断是否匹配。一方面重合精度无法保证，另一方面该方法对于科研人员经验有较高要求，也耗费大量时间，本申请首先向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使空间光调制器利用多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像；接着，获取多个衍射图像，并确定出多个衍射图像中的目标衍射图像；然后，计算目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；最后，将最小不对称度所对应的目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光光斑中心的像素坐标，达到了精确的对激光光斑位置进行标定的目的，进而改善激光光斑位置进行标定的标定结果精度较低，无量化标准的技术问题，从而实现了精确的对空间光调制器上的激光光斑位置进行标定技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更加明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空间光调制器上激光位置的标定方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种阶跃相位图的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种目标衍射图像的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种目标衍射图像的最小不对称度的确定该方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种空间光调制器上激光位置的标定系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据本发明实施例，提供了一种空间光调制器上激光位置的标定方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例一所提供的一种空间光调制器上激光位置的标定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使所述空间光调制器利用所述多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；

需要说明的是，上述的阶跃相位图如图2所示，上述的多个阶跃相位图包括：第一类阶跃相位图和第二类阶跃相位图，其中，第一类阶跃相位图的π-0分界线垂直于第二类阶跃相位图的π-0分界线，且任意相邻的两个第一类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素，任意相邻的两个第二类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素。

另外，上述的多个阶跃相位图可以由终端设备通过LabVIEW生成，通过按照像素移动π-0相位分界线，从而得到多个阶跃相位图；第二类阶跃相位图可以由第一类阶跃相位图进行方向切换得到，例如将第一类阶跃相位图旋转90度后可以得到第二类阶跃相位图。

步骤S104，获取所述多个衍射图像，并确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

需要说明的是，可以由CCD摄像头对空间光调制器进行采集后得到上述的多个目标衍射图像，然后CCD摄像头将多个目标衍射图像传输给终端设备。

步骤S106，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；

步骤S108，将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑中心的像素坐标。

在本发明实施例中，由于目前完成激光光斑中心和相位图位置匹配的方法主要是人为调整激光光斑位置或者移动相位图位置，靠人眼判断是否匹配。一方面重合精度无法保证，另一方面该方法对于科研人员经验有较高要求，也耗费大量时间，本申请首先向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使空间光调制器利用多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像；接着，获取多个衍射图像，并确定出多个衍射图像中的目标衍射图像；然后，计算目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；最后，将最小不对称度所对应的目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光光斑中心的像素坐标，达到了精确的对激光光斑进行标定的目的，进而对激光进行标定的标定结果精度较低的技术问题，从而实现了精确调制激光光场的技术效果。

在本发明实施例中，所述目标衍射图像包括：第一目标衍射图像和第二目标衍射图像，所述多个衍射图像包括：第一类衍射图像和第二类衍射图像，其中，所述第一类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第一类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像，所述第二类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第二类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像；步骤S104还包括如下步骤：

步骤S11，获取所述第一类衍射图像，并确定出所述第一类衍射图像中的第一目标衍射图像，其中，所述第一目标衍射图像为所述第一类衍射图像中关于第一目标区域对称的衍射图像，所述第一目标区域为所述第一目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

步骤S12，获取所述第二类衍射图像，并确定出所述第二类衍射图像中的第二目标衍射图像，其中，所述第二目标衍射图像为所述第二类衍射图像中关于第二目标区域对称的衍射图像，所述第二目标区域为所述第二目标衍射图像中的最宽的暗条纹。

在本发明实施例中，首先，获取第一类衍射图像，并确定出第一类衍射图像中的第一目标衍射图像。

需要说明的是，如图3所示，第一目标衍射图像关于最宽的暗条纹对称，即该暗条纹两侧的弓形区域内光强分布相同时，分界线的位置通过激光光斑中心。

另外，第二目标衍射图像类似于第一目标衍射图像，在此不再进行赘述。

在本发明实施例中，所述方法还包括如下步骤：

步骤S21，对所述目标衍射图像进行二值化处理，得到中间目标衍射图像；

步骤S22，根据所述中间目标衍射图像，确定出所述目标区域。

在本发明实施例中，为了确定出目标区域，首先要对衍射图像进行二值化处理，得到中间目标衍射图像，接着，根据中间目标衍射图像，确定出所述目标区域，为了避免待标定激光的光强分布的不均匀性，因此，需要目标衍射图像进行二值化处理。

在本发明实施例中，如图4所示，步骤S106还包括如下步骤：

步骤S31，利用归一化算法，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度；

步骤S32，基于所述不对称度和所述π-0分界线的像素位置坐标，构建关系曲线；

步骤S33，基于所述关系曲线，确定出所述最小不对称度。

在本发明实施例中，在确定出目标区域之后，计算目标区域两侧像素的总亮度差异，并且归一化得到暗条纹两测光强分布的不对称度，最终绘制π-0分界线位置和不对称度的关系曲线，找到最小不对称度。

最后将最小不对称度所对应的像素在目标衍射图像中的像素坐标，确定为待标定激光的光斑中心的像素坐标。

需要说明的是，由于待标定激光光斑的坐标包含横向坐标和纵向坐标。

因此，最小不对称度包括：第一最小不对称度和第二最小不对称度，其中，第一最小不对称度为第一目标衍射图像中的最小不对称度，第二最小不对称度为第二目标衍射图像中的最小不对称度。

最后，将第一最小不对称度所对应的第一目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光的光斑中心的横向像素坐标；将第二最小不对称度所对应的第二目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光的光斑中心的纵向像素坐标。

下面以确定待标定激光的光斑中心的横向坐标为例，对上述方法进行详细说明，具体说明如下：

在空间光调制器上加载如图2所示的相位图，该相位图为光学系统矫正相位图(用于矫正光学系统中固有的相位畸变)与一张阶跃相位图的叠加，阶跃相位图的左侧部分相位为π，右侧部分相位为0。在π-0分界线附近，相位的阶跃会导致光场出现干涉相消的现象，产生一条暗条纹，其观测结果如图3所示，最粗的暗条纹对应阶跃相位图中π-0分界线的位置。

通过LabVIEW对加载相位进行调整(相当于输入第一类阶跃相位图)，可以实现相位阶跃位置即π-0分界线的横向平移，进而得到一系列类似图3的衍射图案。当衍射图案关于最宽的暗条纹对称，即该暗条纹两侧的弓形区域内光强分布相同时(即第一目标衍射图像)，分界线的位置通过激光光斑中心，分界线对应的像素坐标即为待标定激光的光斑中心的横向像素坐标。

终端设备，首先对衍射图案进行二值化预处理，然后找到最宽的暗条纹，计算左右两边像素的总亮度差异，并且归一化得到暗条纹两测光强分布的不对称度，最终绘制π-0分界线位置和不对称度的关系曲线，找到不对称度最小的位置，此位置对应的像素坐标就是待标定激光的光斑中心的横向像素坐标。

待标定激光的光斑中心的纵向像素坐标的标定与此类似，将相位图(第二类阶跃相位图)和图像处理部分切换方向进行切换即可。

不对称度的计算方法如下：根据目标衍射图像寻找衍射图案中最高的两个强度跳变沿的中心线，该中心线即为相位图中相位阶跃对应的位置。最后，以中心线为分界线，计算两侧的像素灰度值之和，将两个和值做差再除以总的灰度值之和，即可得到一个目标衍射图像不对称度的值。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种空间光调制器上激光位置的标定系统，该空间光调制器上激光光斑位置的标定系统用于执行本发明实施例上述内容所提供的空间光调制器上激光光斑位置的标定系统，以下是本发明实施例提供的空间光调制器上激光光斑位置的标定系统的具体介绍。

如图5所示，图5为上述空间光调制器上激光光斑位置的标定系统的示意图，该空间光调制器的激光位置标定系统包括：激光器10，透镜组20，空间光调制器30，CCD摄像头40和终端设备50，其中，所述透镜组20包括：扩束透镜组21和聚焦透镜22，所述扩束透镜组21设置于所述激光器10和所述空间光调制器30之间，所述聚焦透镜22设置于所述空间光调制器30和所述CCD摄像头40之间，所述终端设备50分别与所述空间光调制器30和所述CCD摄像头40相连接。

所述激光器10，用于透过所述扩束透镜组向所述空间光调制器发射待标定激光；

所述空间光调制器30，用于获取终端设备加载的多个阶跃相位图，利用所述多个阶跃相位图对所述待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；

所述CCD摄像头40，用于通过所述聚焦透镜采集所述多个衍射图像，并将所述多个衍射图像传输给所述终端设备；

所述终端设备50，用于在获取到所述多个衍射图像之后，确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

所述终端设备50，还用于计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；

所述终端设备50，还用于将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光光斑中心的像素坐标。

在本发明实施例中，由于目前完成激光光斑中心和相位图位置匹配的方法主要是人为调整激光光斑位置或者移动相位图位置，靠人眼判断是否匹配。一方面重合精度无法保证，另一方面该方法对于科研人员经验有较高要求，也耗费大量时间，本申请首先向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使空间光调制器利用多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像；接着，获取多个衍射图像，并确定出多个衍射图像中的目标衍射图像；然后，计算目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；最后，将最小不对称度所对应的目标衍射图像的像素坐标确定为待标定激光的光斑中心的像素坐标，达到了精确的对激光光斑位置进行标定的目的，进而对激光光斑位置进行标定的标定结果精度较低的技术问题，从而实现了精确的对空间光调制器上激光光斑位置进行标定的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，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单元中，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单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种空间光调制器上激光位置的标定方法，其特征在于，应用于终端设备，包括：

向空间光调制器加载多个阶跃相位图，以使所述空间光调制器利用所述多个阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；

获取所述多个衍射图像，并确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；

将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光的光斑中心的像素坐标；

其中，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度，包括：

利用归一化算法，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度；

基于所述不对称度和所述π-0分界线的像素位置坐标，构建关系曲线；

基于所述关系曲线，确定出所述最小不对称度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个阶跃相位图包括：第一类阶跃相位图和第二类阶跃相位图，其中，所述第一类阶跃相位图的π-0分界线垂直于所述第二类阶跃相位图的π-0分界线，且任意相邻的两个第一类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素，任意相邻的两个第二类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标衍射图像包括：第一目标衍射图像和第二目标衍射图像，所述多个衍射图像包括：第一类衍射图像和第二类衍射图像，其中，所述第一类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第一类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像，所述第二类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第二类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像；

获取所述多个衍射图像，并确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，包括：

获取所述第一类衍射图像，并确定出所述第一类衍射图像中的第一目标衍射图像，其中，所述第一目标衍射图像为所述第一类衍射图像中关于第一目标区域对称的衍射图像，所述第一目标区域为所述第一目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

获取所述第二类衍射图像，并确定出所述第二类衍射图像中的第二目标衍射图像，其中，所述第二目标衍射图像为所述第二类衍射图像中关于第二目标区域对称的衍射图像，所述第二目标区域为所述第二目标衍射图像中的最宽的暗条纹。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述目标衍射图像进行二值化处理，得到中间目标衍射图像；

根据所述中间目标衍射图像，确定出所述目标区域。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最小不对称度包括：第一最小不对称度和第二最小不对称度，其中，所述第一最小不对称度为所述第一目标衍射图像中的最小不对称度，所述第二最小不对称度为所述第二目标衍射图像中的最小不对称度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光的光斑中心的像素坐标，包括：

将所述第一最小不对称度所对应的所述第一目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光的光斑中心的横向像素坐标；

将所述第二最小不对称度所对应的所述第二目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光的光斑中心的纵向像素坐标。

7.一种空间光调制器上激光位置的标定系统，其特征在于，包括：激光器，透镜组，空间光调制器，CCD摄像头和终端设备，其中，所述透镜组包括：扩束透镜组和聚焦透镜，所述扩束透镜组设置于所述激光器和所述空间光调制器之间，所述聚焦透镜设置于所述空间光调制器和所述CCD摄像头之间，所述终端设备分别与所述空间光调制器和所述CCD摄像头相连接；

所述激光器，用于透过所述扩束透镜组向所述空间光调制器发射待标定激光；

所述空间光调制器，用于获取终端设备加载的多个阶跃相位图，利用所述多个阶跃相位图对所述待标定激光的光斑进行调制，得到多个衍射图像，其中，所述衍射图像用于表征所述光斑与所述阶跃相位图的π-0分界线之间的相对位置；

所述CCD摄像头，用于通过所述聚焦透镜采集所述多个衍射图像，并将所述多个衍射图像加载给所述终端设备；

所述终端设备，用于在获取到所述多个衍射图像之后，确定出所述多个衍射图像中的目标衍射图像，其中，所述目标衍射图像为所述多个衍射图像中关于目标区域对称的衍射图像，所述目标区域为所述目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

所述终端设备，还用于计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度，并确定出最小不对称度；

所述终端设备，还用于将所述最小不对称度所对应的所述目标衍射图像的像素坐标确定为所述待标定激光的光斑中心的像素坐标；

其中，所述终端设备，还用于：

利用归一化算法，计算所述目标区域两侧的光强分布的不对称度；

基于所述不对称度和所述π-0分界线的像素位置坐标，构建关系曲线；

基于所述关系曲线，确定出所述最小不对称度。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个阶跃相位图包括：第一类阶跃相位图和第二类阶跃相位图，其中，所述第一类阶跃相位图的π-0分界线垂直于所述第二类阶跃相位图的π-0分界线，且任意相邻的两个第一类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素，任意相邻的两个第二类阶跃相位图的π-0分界线位于相邻的像素。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述目标衍射图像包括：第一目标衍射图像和第二目标衍射图像，所述多个衍射图像包括：第一类衍射图像和第二类衍射图像，其中，所述第一类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第一类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像，所述第二类衍射图像为所述空间光调制器利用所述第二类阶跃相位图对待标定激光的光斑进行调制，得到的衍射图像；所述终端设备还用于：

获取所述第一类衍射图像，并确定出所述第一类衍射图像中的第一目标衍射图像，其中，所述第一目标衍射图像为所述第一类衍射图像中关于第一目标区域对称的衍射图像，所述第一目标区域为所述第一目标衍射图像中的最宽的暗条纹；

获取所述第二类衍射图像，并确定出所述第二类衍射图像中的第二目标衍射图像，其中，所述第二目标衍射图像为所述第二类衍射图像中关于第二目标区域对称的衍射图像，所述第二目标区域为所述第二目标衍射图像中的最宽的暗条纹。

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