CN111855158A - 多光斑光束分析方法及装置 - Google Patents

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胡松
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Abstract

本发明实施例提供的多光斑光束分析方法，涉及光斑分析领域，所述方法包括：通过相机获取一帧图像，对图像进行分析；图像包括至少一个感兴趣区域；框选并复制感兴趣区域；分别对光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；汇总图像中所有感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。通过框选并复制图像中的多个光斑区域，通过多个独立运行的进程分别对光斑区域进行光斑参数的分析测量，最后汇总一帧图像中的所有光斑区域的测量数据，得到测量结果；能够同时对多个光斑区域进行分析测量。

Description

多光斑光束分析方法及装置
技术领域
本发明涉及光斑分析领域，具体而言，涉及一种多光斑光束分析方法及装置。
背景技术
光束分析程序主要用于激光光斑的分析与测试测量，光束分析是生产和测试各类工业激光设备普遍需要的一个步骤。传统的光束分析程序都是针对测量单个光斑的光束分析程序，能够满足大多数的需求。在多光斑加工技术出现的背景下，多光斑实时分析对比就显得很有必要。但目前，市场上还没有成熟的多光斑分析分析技术。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种多光斑光束分析方法及装置，其能够对多个光斑区域进行分析测量。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供了一种多光斑光束分析方法，包括：
通过相机获取一帧图像；所述图像包括至少一个感兴趣区域；
对所述图像进行分析；对所述图像进行分析的任务包括以下子任务：
框选并复制所述感兴趣区域；所述感兴趣区域包含一个光斑区域；
分别对所述光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；所述光斑参数包括光斑区域的质心、峰值中心、光束直径、椭圆率、光强分布、光斑倾斜角度；
汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
在可选的实施方式中，将不同的所述子任务下发给不同的进程执行；每个所述进程同一时刻只能执行一个所述子任务；
当前进程接收并执行所述子任务后，若下一个进程为空闲状态，则向所述下一个进程下发所述子任务；并将所述当前进程的状态更新为空闲状态，所述下一个进程的状态更新为执行状态；向上一个进程发送当前进程的状态。
在可选的实施方式中，汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤，包括：
待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果。
在可选的实施方式中，待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果的步骤之后，包括：
开始获取下一帧图像的所述感兴趣区域的测量数据。
在可选的实施方式中，汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤之后，包括：
输出并显示所述测量结果；所述测量结果包括在所述图像中显示所述光斑区域的十字线标记及光圈标记。
第二方面，本发明实施例提供了一种多光斑光束分析装置，包括：
获取模块，用于通过相机获取一帧图像；所述图像包括至少一个感兴趣区域；
处理模块，用于对所述图像进行分析；对所述图像进行分析的任务包括以下子任务：
以及还用于框选并复制所述感兴趣区域；所述感兴趣区域包含一个光斑区域；
以及还用于分别对所述光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；所述光斑参数包括光斑区域的质心、峰值中心、光束直径、椭圆率、光强分布、光斑倾斜角度；
以及还用于汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
在可选的实施方式中，处理模块，还用于将不同的所述子任务下发给不同的进程执行；每个所述进程同一时刻只能执行一个所述子任务；
以及还用于当前进程接收并执行所述子任务后，若下一个进程为空闲状态，则向所述下一个进程下发所述子任务；并将所述当前进程的状态更新为空闲状态，所述下一个进程的状态更新为执行状态；向上一个进程发送当前进程的状态。
在可选的实施方式中，所述处理模块汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的方式，包括：
待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果。
在可选的实施方式中，待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，所述处理模块对所述测量数据进行打包，以得到测量结果的步骤之后，还用于开始获取下一帧图像的所述感兴趣区域的测量数据。
在可选的实施方式中，所述处理模块汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤之后，还用于输出并显示所述测量结果；所述测量结果包括在所述图像中显示所述光斑区域的十字线标记及光圈标记。
本发明实施例的有益效果包括，例如：通过框选并复制图像中的多个光斑区域，通过多个独立运行的进程分别对光斑区域进行光斑参数的分析测量，最后汇总一帧图像中的所有光斑区域的测量数据，得到测量结果；能够同时对多个光斑区域进行分析测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多光斑光束分析方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的另一种多光斑光束分析方法的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的多光斑图像的示意图。
图4为本发明实施例提供的光斑参数的示意图。
图5为本发明实施例提供的一种多光斑光束分析装置的功能模块图。
图标：100-多光斑光束分析装置；110-获取模块；120-处理模块。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
多光束分析实际上是对每个光斑区域进行单独测量，每个光斑区域测量方式与单个光斑区域的分析测量没有区别，实际上是在一帧图像中重复进行单个光斑区域的分析计算，此时光斑区域的数目是随机的，但在需要实时监测各个光斑区域相对关系时，现有的光斑分析方法无法实现。
请参考图1，为本发明实施例提供的一种多光斑光束分析方法的流程示意图。
步骤101，通过相机获取一帧图像；图像包括至少一个感兴趣区域；
步骤102，框选并复制感兴趣区域；
步骤103，分别对光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；
步骤104，汇总图像中所有感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
在本实施例中，首先通过相机获取一帧图像，所述图像包括至少一个感兴趣区域；然后框选并复制感兴趣区域；分别对光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；最后，汇总图像中所有感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。通过框选并复制图像中的多个光斑区域，通过多个独立运行的进程分别对光斑区域进行光斑参数的分析测量，最后汇总一帧图像中的所有光斑区域的测量数据，得到测量结果；能够同时对多个光斑区域进行分析测量，提高了光斑参数分析测量的效率。
请参考图2，为本发明实施例提供的另一种多光斑光束分析方法的流程示意图。
需要说明的是，本实施例所提供的多光斑光束分析方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。
步骤201，通过相机获取一帧图像。
在可选的实施例中，该相机为线阵相机或面阵相机，为一种可以采集、分析图像的设备。
该图像至少包含一个感兴趣区域，请参考图3，为本发明实施例提供的多光斑图像的示意图。图中，每个矩形框内的区域为一个感兴趣区域(region of interest，ROI)，图3中共包含8个感兴趣区域，ROI中的白色区域为光斑区域。
需要说明的是，在获取图像之后还需要将图像减去包含环境光的噪声图像，具体方式为：相机获取图像之前，先关闭激光，采集一定数量的包含环境光的图像进行综合处理，得到一幅包含环境光的噪声图像，将采集的图像减去该噪声图像，其得出结果的背景图像中部分像素可能会包含负值，计算光斑参数时，应该将负值的像素也包括进去。
步骤202，框选并复制感兴趣区域。
在对图像中的光斑区域进行分析测量时，不是直接对整个图像进行计算，每个ROI都仅包含了单独的一个光斑区域，因此测量时按顺序复制每个ROI的光斑区域，复制的光斑区域为子图像，然后对子图像进行计算。
需要说明的是，计算前采用ROI是为了排除图像中多余部分对计算结果的干扰，提升计算的准确性。计算时还会先在ROI中进一步计算ROI里面最佳的计算范围，从而减少首次框选时的误差。
需要说明的是，对图像进行分析的任务包括以下三个子任务：对所述图像进行分析；对所述图像进行分析的任务包括以下子任务：
框选并复制所述感兴趣区域；所述感兴趣区域包含一个光斑区域；
分别对所述光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据。
在实际测量过程中，将不同的子任务下发给不同的进程执行，每个进程同一时刻只能执行一个子任务；当前进程接收并执行所述子任务，此时当前进程为执行状态；当前进程接收并执行所述子任务后，若下一个进程为空闲状态，则向下一个进程下发子任务，并将当前进程的状态更新为空闲状态，下一个进程的状态更新为执行状态，并向上一个进程发送当前进程的状态；若下一个进程为非空闲状态，则进入等待状态，等待下一个进程的消息，当接收到下一个进程的消息时，将下一个进程的状态更新为空闲状态，然后判断当前进程是否空闲，若是则向上一个进程发送消息，若否则向下交付数据。每个进程独立运行，相邻的两个进程之间可以交互消息，每个进程只能向下面相邻的进程交付数据。
所有进程可以并发执行，也可以顺序执行，这样能实现多个子任务的重叠执行，以提高工作效率。同时，由于各个进程独立工作，执行时只需要调用到各自所需的数据，因此还可以实现参数的分离。
需要说明的是，空闲状态为无数据状态，执行状态为有数据状态。
步骤203，分别对光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；
光斑参数包括但不限于光斑区域的质心、峰值中心、光束直径、椭圆率、光强分布、光斑倾斜角度数据，其中，光束直径包括但不限于光斑椭圆的长短轴、轮廓直径DPK、能量直径D4Sigma、包围圈能量DT等；及对这些参数的稳定性进行分析。
需要说明的是，对每个子图像的计算所获取的结果为该子图像中光斑区域的参数，具体计算哪些参数则是根据测量目标而定制的，与光斑区域无关。
请参考图4，为本发明实施例提供的光斑参数的示意图。
光斑参数数据包含了每个光斑区域的参数，图4为单个光斑区域的参数的实例，这些参数可用于实时统计光斑区域的各项参数是否一致，或是测量光斑区域的相对距离。
光斑区域的的排序，序号对应图中的哪个光斑区域，用户可以自行设计查询方式，比如本发明为通过鼠标在图像中的位置来判断属于那个光斑区域，并实时显示。
步骤204，汇总图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
待获取图像中的所有感兴趣区域的测量数据后，对同一帧图像的测量数据进行打包，以得到该图像的测量结果。
获取并存储该图像的测量结果后，开始获取下一帧图像的感兴趣区域的测量数据。
步骤205，输出并显示测量结果。
所述测量结果包括在所述图像中显示所述光斑区域的十字线标记及光圈标记
本发明实施例提供的多光斑光束分析方法，能够在运行时减少每个子任务之间的等待时间，将其由所有步骤花费时间之和缩短为单个步骤执行时间的最大值，因此在处理大量连续子任务时可以进一步提高执行效率。
综上所述，本发明实施例提供的多光斑光束分析方法，所述方法包括：通过相机获取一帧图像，对图像进行分析；图像包括至少一个感兴趣区域；框选并复制感兴趣区域；分别对光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；汇总图像中所有感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。通过框选并复制图像中的多个光斑区域，通过多个独立运行的进程分别对光斑区域进行光斑参数的分析测量，最后汇总一帧图像中的所有光斑区域的测量数据，得到测量结果；能够同时对多个光斑区域进行分析测量。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种多光斑光束分析装置的实现方式。进一步地，请参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种多光斑光束分析装置的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的多光斑光束分析装置，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该多光斑光束分析装置100包括：获取模块110、处理模块120。
可以理解的，在一种实施例中，通过获取模块110执行步骤201。
可以理解的，在一种实施例中，通过处理模块120执行步骤202、步骤203、步骤204及步骤205。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多光斑光束分析方法，其特征在于，包括：
通过相机获取一帧图像；所述图像包括至少一个感兴趣区域；
对所述图像进行分析；对所述图像进行分析的任务包括以下子任务：
框选并复制所述感兴趣区域；所述感兴趣区域包含一个光斑区域；
分别对所述光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；所述光斑参数包括光斑区域的质心、峰值中心、光束直径、椭圆率、光强分布、光斑倾斜角度；
汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将不同的所述子任务下发给不同的进程执行；每个所述进程同一时刻只能执行一个所述子任务；
当前进程接收并执行所述子任务后，若下一个进程为空闲状态，则向所述下一个进程下发所述子任务；并将所述当前进程的状态更新为空闲状态，所述下一个进程的状态更新为执行状态；向上一个进程发送当前进程的状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤，包括：
待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果的步骤之后，包括：
开始获取下一帧图像的所述感兴趣区域的测量数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤之后，包括：
输出并显示所述测量结果；所述测量结果包括在所述图像中显示所述光斑区域的十字线标记及光圈标记。
6.一种多光斑光束分析装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于通过相机获取一帧图像；所述图像包括至少一个感兴趣区域；
处理模块，用于对所述图像进行分析；对所述图像进行分析的任务包括以下子任务：
以及还用于框选并复制所述感兴趣区域；所述感兴趣区域包含一个光斑区域；
以及还用于分别对所述光斑区域的光斑参数进行分析测量，得到测量数据；所述光斑参数包括光斑区域的质心、峰值中心、光束直径、椭圆率、光强分布、光斑倾斜角度；
以及还用于汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
处理模块，还用于将不同的所述子任务下发给不同的进程执行；每个所述进程同一时刻只能执行一个所述子任务；
以及还用于当前进程接收并执行所述子任务后，若下一个进程为空闲状态，则向所述下一个进程下发所述子任务；并将所述当前进程的状态更新为空闲状态，所述下一个进程的状态更新为执行状态；向上一个进程发送当前进程的状态。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的方式，包括：
待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，对所述测量数据进行打包，以得到测量结果。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
待获取所述图像中的所有所述感兴趣区域的测量数据后，所述处理模块对所述测量数据进行打包，以得到测量结果的步骤之后，还用于开始获取下一帧图像的所述感兴趣区域的测量数据。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理模块汇总所述图像中所有所述感兴趣区域的测量数据，得到测量结果的步骤之后，还用于输出并显示所述测量结果；所述测量结果包括在所述图像中显示所述光斑区域的十字线标记及光圈标记。
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