CN111708172A - 激光发射端的光斑位置调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光发射端的光斑位置调节方法及系统。该激光发射端的光斑位置调节方法包括：利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像；对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置；基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；根据第二中心位置对光斑的位置进行调节；该激光发射端的光斑位置调节方法不仅能够对光斑的位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置，且误差较小。

Description

激光发射端的光斑位置调节方法及系统

技术领域

本发明涉及激光雷达光学装调技术领域，尤其涉及一种激光发射端的光斑位置调节方法及系统。

背景技术

在光学发射系统中，如激光发射端，经常需要对光斑位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置。

目前，一般通过对采集到的光斑图像进行肉眼观察，以根据肉眼观察的结果对光斑的位置进行调节；然而，通过肉眼观测对光斑位置进行调节的方法，误差较大。

发明内容

本申请提供一种激光发射端的光斑位置调节方法及系统，该激光发射端的光斑位置调节方法不仅能够对光斑的位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置，且误差较小。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种激光发射端的光斑位置调节方法，该方法包括：利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像；对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置；基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；根据第二中心位置对光斑的位置进行调节。

其中，基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置的步骤包括：将不同方向的光斑的第一中心位置的中心点确定为激光发射端的第二中心位置。

其中，不同方向上含有光斑的原始图像为两个方向上含有光斑的原始图像；将不同方向的光斑的第一中心位置的中心点确定为激光发射端的第二中心位置的步骤包括：将两个方向的光斑的第一中心位置的中点确定为激光发射端的第二中心位置。

其中，利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像的步骤具体包括：按照设定条件调整激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后激光发射端的含有光斑的原始图像。

其中，按照设定条件调整激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后激光发射端的含有光斑的原始图像的步骤包括：转动激光发射端，以调整激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后激光发射端的含有光斑的原始图像。

其中，首次转动角度为0°，第二次转动角度为90°或180°。

其中，对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置的步骤具体包括：对不同方向的原始图像进行预处理，以使原始图像中仅含有光斑；对光斑的像素点进行统计并计算光斑的几何中心的像素坐标，以作为第一中心位置，并对第一中心位置进行标记。

其中，根据第二中心位置对光斑的位置进行调节的步骤包括：移动激光发射端，以使激光发射端的光斑中心位置与第二中心位置重合。

其中，利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像的步骤之前，还包括：调节光斑的清晰度。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种激光发射端的光斑位置调节系统，该系统包括激光发射端、摄像装置、图像处理装置和调节装置；其中，激光发射端用于发射激光；摄像装置设置在激光的传播路径上，用于采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像；图像处理装置与摄像装置连接，用于对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，并基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；调节装置与激光发射端连接，用于根据第二中心位置对光斑的位置进行调节。

本申请提供的激光发射端的光斑位置调节方法及系统，该激光发射端的光斑位置调节方法利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像，然后对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，并基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；之后根据第二中心位置对光斑的位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置；且该方法相比于现有技术中通过肉眼观测以对光斑位置进行调节的方法，误差较小。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法的流程图；

图2为本申请第二实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法的流程图；

图3为本申请一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”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。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。

请参阅图1，图1为本申请第一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法的流程图；在本实施例中，提供一种激光发射端的光斑位置调节方法，该方法具体包括：

步骤S11：利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像。

具体的，步骤S11具体包括按照设定条件调整激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后激光发射端的含有光斑的原始图像。具体的，可通过转动激光发射端以调整激光发射端的方向；其中，摄像装置具体可为相机。

在一具体实施方式中，可采集两个方向上含有光斑的原始图像；具体的，可采集激光发射端在初始方向上的含有光斑的原始图像，可以理解的是，该原始图像所对应的激光发射端的转动角度为0°；然后将激光发射端转动180°，并采集对应方向上的含有光斑的原始图像，以下实施例均以此为例。当然，在其它实施方式中，也可将激光发射端转动90°、120°或者360°，本实施例对此并不加以限制。

进一步地，在具体实施过程中，也可采集三个或四个方向上含有光斑的原始图像。

步骤S12：对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置。

具体的，对不同方向的原始图像进行预处理，以使原始图像中仅含有光斑，然后对光斑的像素点进行统计并计算光斑的几何中心的像素坐标，以作为第一中心位置，并对第一中心位置进行标记；具体的，可采用圆圈进行标记。

具体的，对原始图像进行预处理后，只有光斑的图像是一副二值图像，像素点只有0和1，其中，1代表光斑的位置；查找所有像素值为1的坐标的位置，求解最大的横坐标和最小的横坐标的平均值x，求解最大的纵坐标和最小的纵坐标的平均值y，则坐标(x，y)即为当前原始图像中光斑的第一中心位置。

步骤S13：基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置。

具体的，将不同方向的光斑的第一中心位置的中心点确定为激光发射端的第二中心位置，并对第二中心位置进行标记；其中，具体可采用十字对第二中心位置进行标记。

在一实施方式中，当不同方向上含有光斑的原始图像为两个方向上的含有光斑的原始图像时，每个原始图像上的光斑对应一第一中心位置，此时，将两个方向的光斑的第一中心位置的中点确定为激光发射端的第二中心位置；如，第一方向上对应的光斑的第一中心位置的像素坐标为(100，200)，第二方向上对应的光斑的第一中心位置的像素坐标为(200，300)，则这两个第一中心位置的中点所对应的像素坐标为(150，250)，此时，将像素坐标为(150，250)所对应的位置确定为第二中心位置。

在另一实施方式中，当不同方向上含有光斑的原始图像为三个或四个方向上的含有光斑的原始图像时，每个原始图像中的光斑同样对应一第一中心位置，此时，选取设定数量的第一中心位置组成设定图形，然后确定设定图形的中心，并将设定图形的中心确定为激光发射端的第二中心位置。比如，选取四个第一中心位置组成四角形，然后确定该四角形的中心并将该中心确定为激光发射端的第二中心位置。

进一步地，需要说明的是，当选取三个第一中心位置组成三角形时，也可确定该三角形的重心位置，并将该重心位置确定为激光发射端的第二中心位置。

步骤S14：根据第二中心位置对光斑的位置进行调节。

具体的，根据第二中心位置，移动激光发射端，以使激光发射端的光斑中心位置与第二中心位置重合，从而使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置。

在具体实施过程中，将激光发射端的光斑中心位置移动至与第二中心位置重合之后，将激光发射端旋转360°，并在旋转过程中实时计算光斑的中心位置，以对上述调节的结果进行验证；具体的，当实时计算出的光斑的中心位置和十字标记的第二中心位置重合，说明此时激光发射端的光斑已经聚焦，光斑已经调节完成。

本实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法，通过利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像，然后对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，并基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；之后根据第二中心位置对光斑的位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置；该方法相比于现有技术中通过肉眼观测以对光斑位置进行调节的方法，误差较小。

请参阅图2，图2为本申请第二实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法的流程图；在本实施例中，提供一种激光发射端的光斑位置调节方法，该方法具体包括：

步骤S21：调节光斑的清晰度。

具体的，通过图像清晰度评价函数计算图像在水平和垂直方向上的梯度值，当水平和垂直方向上的梯度值达到最大时，光斑的清晰度调节完成；具体的，利用梯度函数确定光斑的清晰度的具体实施过程可参见现有技术中利用梯度函数确定图像清晰度的具体实施过程，在此不再赘述；

上述在采集不同方向上含有光斑的原始图像之前，先对光斑清晰度进行调节，能够大大提高图像的清晰度，以获取质量较高的原始图像，从而有利于更加精确地对激光发射端的光斑位置进行调节。

步骤S22：利用摄像装置采集激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像。

步骤S23：对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置。

步骤S24：基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置。

步骤S25：根据第二中心位置对光斑的位置进行调节。

具体的，上述步骤S22至步骤S25的具体实施过程与上述第一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法中的步骤S11至步骤S14的具体实施过程相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，具体可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。

本实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法，与上述第一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节方法相比，不仅能够对光斑的位置进行调节，以使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置，且误差较小；同时，通过在采集不同方向上含有光斑的原始图像之前，先对光斑清晰度进行调节，能够大大提高图像的清晰度，以获取质量较高的原始图像，从而有利于更加精确地对激光发射端的光斑位置进行调节。

请参阅图3，图3为本申请一实施例提供的激光发射端的光斑位置调节系统的结构示意图；在本实施例中，提供一种激光发射端的光斑位置调节系统30。该系统30包括激光发射端31、摄像装置32、图像处理装置33和调节装置34。

其中，激光发射端31具体可为激光雷达，用于发射激光；具体的，激光发射端31可以进行转动以调整激光发射端31所发射的激光的方向。

其中，摄像装置32设置在激光发射端31所发射的激光的传播路径上，用于采集激光发射端31的不同方向上含有光斑的原始图像；具体的，摄像装置32可为相机。可以理解的是，摄像装置32与激光发射端31的相对位置可变，即，在激光发射端31转动一定角度之后，摄像装置32相对激光发射端31的位置也转动一定角度，以使摄像装置32持续设置在激光发射端31所发射的激光的传播路径上，进而采集含有光斑的原始图像。

具体的，摄像装置32采集激光发射端31在初始方向上的含有光斑的预处理处理；然后转动激光发射端31，并移动摄像装置32的位置以使摄像装置31设置在激光发射端31转动之后所发射的激光的传播路径上，进而再采集当前激光发射端31所在方向上含有光斑的原始图像。

其中，图像处理装置33与摄像装置32连接，用于对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，并基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端31的第二中心位置。

具体的，摄像装置32采集到不同方向的含有光斑的原始图像之后，将原始图像传输至图像处理装置33以通过图像处理装置33对原始图像进行处理，并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，之后基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端31的第二中心位置。

具体的，图像处理装置33对摄像装置32采集的不同方向的原始图像进行预处理，以使原始图像中仅含有光斑，然后对光斑的像素点进行统计并计算光斑的几何中心的像素坐标，以作为第一中心位置，并对第一中心位置进行标记；具体的，可采用圆圈进行标记。

具体的，图像处理装置33对原始图像进行预处理后，只有光斑的图像是一副二值图像，像素点只有0和1，其中，1代表光斑的位置；查找所有像素值为1的坐标的位置，求解最大的横坐标和最小的横坐标的平均值x，求解最大的纵坐标和最小的纵坐标的平均值y，则坐标(x，y)即为当前原始图像中光斑的第一中心位置。

其中，图像处理装置33具体可为智能终端，比如，电脑或手机。其中，调节装置34与激光发射端31连接，用于根据第二中心位置对光斑的位置进行调节；在一具体实施例中，调节装置34可为激光发射端31上的一控制旋钮，控制旋钮控制激光发射端31移动，以使激光发射端31的光斑中心位置与第二中心位置重合。

本实施例提供的激光发射端的光斑位置调节系统30，通过设置激光发射端31，以发射激光；同时，通过设置摄像装置32，并将摄像装置32设置在激光发射端31所发射的激光的传播路径上，以采集激光发射端31的不同方向上含有光斑的原始图像；另外，通过设置图像处理装置33，将图像处理装置33与摄像装置32连接，以获取摄像装置32采集的原始图像，对原始图像进行处理并确定不同方向的原始图像中的光斑的第一中心位置，并基于不同方向的光斑的第一中心位置确定激光发射端的第二中心位置；此外，通过设置调节装置34，将调节装置34与激光发射端31连接，以根据第二中心位置对光斑的位置进行调节，从而使光斑在360°旋转过程中，光斑的中心始终处于同一位置；该系统30能够大大提高光斑位置的调节精度。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，包括：

利用摄像装置采集所述激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像；

对所述原始图像进行处理并确定不同方向的所述原始图像中的所述光斑的第一中心位置；

基于不同方向的所述光斑的第一中心位置确定所述激光发射端的第二中心位置；

根据所述第二中心位置对所述光斑的位置进行调节。

2.根据权利要求1所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述基于不同方向的所述光斑的第一中心位置确定所述激光发射端的第二中心位置的步骤包括：

将所述不同方向的所述光斑的第一中心位置的中心点确定为所述激光发射端的第二中心位置。

3.根据权利要求2所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述不同方向上含有光斑的原始图像为两个方向上含有所述光斑的原始图像；

所述将所述不同方向的所述光斑的第一中心位置的中心点确定为所述激光发射端的第二中心位置的步骤包括：

将所述两个方向的所述光斑的第一中心位置的中点确定为所述激光发射端的第二中心位置。

4.根据权利要求3所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述利用摄像装置采集所述激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像的步骤具体包括：

按照设定条件调整所述激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后所述激光发射端的含有光斑的原始图像。

5.根据权利要求4所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述按照设定条件调整所述激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后所述激光发射端的含有光斑的原始图像的步骤包括：

转动所述激光发射端，以调整所述激光发射端的方向，并利用摄像装置依次采集每次调整后所述激光发射端的含有光斑的原始图像。

6.根据权利要求5所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，首次转动角度为0°，第二次转动角度为90°或180°。

7.根据权利要求1所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行处理并确定不同方向的所述原始图像中的所述光斑的第一中心位置的步骤具体包括：

对不同方向的所述原始图像进行预处理，以使所述原始图像中仅含有所述光斑；

对所述光斑的像素点进行统计并计算所述光斑的几何中心的像素坐标，以作为第一中心位置，并对所述第一中心位置进行标记。

8.根据权利要求1所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述根据所述第二中心位置对所述光斑的位置进行调节的步骤包括：

移动所述激光发射端，以使所述激光发射端的光斑中心位置与所述第二中心位置重合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的激光发射端的光斑位置调节方法，其特征在于，所述利用摄像装置采集所述激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像的步骤之前，还包括：

调节光斑的清晰度。

10.一种激光发射端的光斑位置调节系统，其特征在于，包括：

激光发射端，用于发射激光；

摄像装置，设置在所述激光的传播路径上，用于采集所述激光发射端的不同方向上含有光斑的原始图像；

图像处理装置，与所述摄像装置连接，用于对所述原始图像进行处理并确定不同方向的所述原始图像中的所述光斑的第一中心位置，并基于不同方向的所述光斑的第一中心位置确定所述激光发射端的第二中心位置；

调节装置，与所述激光发射端连接，用于根据所述第二中心位置对所述光斑的位置进行调节。

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