CN112230236A - 一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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CN112230236A CN202011080716.9A CN202011080716A CN112230236A CN 112230236 A CN112230236 A CN 112230236A CN 202011080716 A CN202011080716 A CN 202011080716A CN 112230236 A CN112230236 A CN 112230236A
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Abstract

本发明涉及一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及可读存储介质，通过采集光谱仪感测的光线信息，并将其转换为标准色度系统的三刺激值，进而根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系得到物镜组焦距，解决了现有技术光谱共焦位移传感器在光谱仪感测的光线信息位于已有光谱量程之外时，焦距的测量会产生一定误差的技术问题，达到了在不改变现有光谱共焦位移传感器硬件的情况下，提高光谱共焦位移传感器测距精度的效果。

Description

一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储 介质
技术领域
本发明涉及测距技术领域，特别涉及一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
光谱共焦位移传感器是基于共焦原理采用复色光为光源的传感器,其测量精度能够达到百纳米量级,可用于表面呈漫反射或镜反射的物体的测量。此外,光谱共焦位移传感器还可以对透明物体进行单向厚度测量。由于其在测量位移方面具有高精度的特性，对于单层和多层透明物体,除准确测量该物体位移之外,还可以单方向测量其厚度。同时光谱共焦位移传感器是一种非接触测量位移传感器，具有体积小、精度高、速度快等优点，在先进制造领域应用广泛。
光谱共焦位移传感器在测量过程中对物体表面反射信号的处理是至关重要的一环，目前对于反射进针孔的光信号的处理都是根据已有光色和与之对应的波长长度展开对照查找操作，对于位于已有光谱量程之外的光信号的波长的测量和与之对应的凸透镜焦距的测量之间存在较大的误差。
发明内容
本发明提供一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质，以解决现有技术中存在的光谱共焦位移传感器在光谱量程之外的光信号的测量过程中存在较大误差的技术问题。
本发明解决上述技术问题，本发明提出一种光谱共焦位移传感器测距计算方法，所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：
响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
优选地，所述预设转换关系，具体包括：
以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000021
以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000022
基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：
Figure BDA0002718563240000023
将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。
优选地，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：
对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；
将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；
将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。
优选地，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：
利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；
根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；
在所述误差序列集合中按照波长进行排序，将相邻差值互为异号的点作为分界点集群中的参数点，所述分界点为相隔预设数量个参数点的参数点，并将预设分界数量的分界点之间的所有参数点作为一个拟合区间；
对每个拟合区间分别进行基于最小二乘法的多项式拟合，并分段输出标定拟合函数；
将不同区间内拟合的不同多项式进行拼接，得到刺激函数。
优选地，所述多项式拟合具体包括：
其中，多项式拟合的损失函数与拟合函数的构建包括：
f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+akxk；
其中，f(x)为拟合函数，x为标准色度系统的三刺激值的序列；
R2＝∑(λ-f(x))2；
其中，R2为偏方平方差，λ为波长；
对偏方平方差中的各项a分别求偏导，可得：
Figure BDA0002718563240000031
其中，n为取样个数；
由此可得所述刺激函数。
优选地，所述根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列的步骤具体包括：
L(λ)＝(x-f(λ))其中λ为波长，f(λ)为拟合函数，L(λ)为误差序列。
本发明还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算系统，所述光谱共焦位移传感器测距计算系统包括：
光线采集单元，用于响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
转换单元，用于将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
距离计算单元，用于根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
本发明还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算装置，所述光谱共焦位移传感器测距计算装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被所述处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
本发明还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
本发明通过求取三刺激值与物镜组焦距之间的函数关系，并将光谱共焦传感器焦距之外的光信号转换为标准色度系统的三刺激值，带入标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数，从而根据焦距之外的光信号获取对应的物镜组焦距，从而换算得到距离值；在光谱共焦位移传感器精度较低的情况下，通过对共焦颜色信息的分析运算，达到了提高测距精度与测量量程的效果，扩大了适用场景，降低了高精度测量的成本。
附图说明
图1是本发明光谱共焦位移传感器测距计算方法实施例方案涉及的硬件运行环境的服务器结构示意图；
图2为本发明光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意；
图3为本发明光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意；
图4为本发明光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参照图1，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的服务器结构示意图。
如图1所示，所述服务器可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储服务器。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对所述服务器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及光谱共焦位移传感器测距计算程序。
在图1所示的网络设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接外设；所述网络设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的光谱共焦位移传感器测距计算程序，并执行以下操作：
响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
进一步地，所述预设转换关系，具体包括：
以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000061
以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000062
基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：
Figure BDA0002718563240000063
将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。
进一步地，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：
对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；
将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；
将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。
进一步地，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：
利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；
根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；
在所述误差序列集合中按照波长进行排序，将相邻差值互为异号的点作为分界点集群中的参数点，所述分界点为相隔预设数量个参数点的参数点，并将预设分界数量的分界点之间的所有参数点作为一个拟合区间；
对每个拟合区间分别进行基于最小二乘法的多项式拟合，并分段输出标定拟合函数；
将不同区间内拟合的不同多项式进行拼接，得到刺激函数。
进一步地，所述多项式拟合具体包括：
其中，多项式拟合的损失函数与拟合函数的构建包括：
f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+akxk；
其中，f(x)为拟合函数，x为标准色度系统的三刺激值的序列；
R2＝∑(λ-f(x))2；
其中，R2为偏方平方差，λ为波长；
对偏方平方差中的各项a分别求偏导，可得：
Figure BDA0002718563240000071
其中，n为取样个数；
由此可得所述刺激函数。
进一步地，所述根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列的步骤具体包括：
L(λ)＝(x-f(λ))其中λ为波长，f(λ)为拟合函数，L(λ)为误差序列。
本实施例通过建立光谱仪感测到的光线信息与物镜组焦距之间的对应关系，提高了光谱共焦位移传感器的测距精度，解决了现有技术光谱共焦位移传感器在光谱仪感测的光线信息位于已有光谱量程之外时，焦距的测量会产生一定误差的技术问题，达到了在不改变现有光谱共焦位移传感器硬件的情况下，提高光谱共焦位移传感器测距精度的效果。
基于上述硬件结构，提出本发明光谱共焦位移传感器测距计算方法的实施例。
参照图2所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：
S10、响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
易于理解的是，由于光谱共焦位移传感器的工作原理是利用不同波长的光在同一透镜下焦距不同来进行测距，则需要搭配光谱仪感测满足共焦条件的光线。
S20、将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
需要说明的是，由于光谱仪采集到的光线颜色信息分解后的三刺激值信息与光的波长之间的计算比较困难，因此需要将其转换为标准色度系统的三刺激值。
S30、根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
值得强调的是，由于标准色度系统的三刺激值与光线的波长存在相关性，而光谱共焦位移传感器的工作原理是利用不同波长的光在同一透镜下焦距不同来进行测距即物镜组的焦距也与光线的波长存在相关性，因此，标准色度系统的三刺激值与物镜组的焦距之间必然存在相关性，则可得出标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系是存在的，即可根据此函数关系得到光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据焦距值换算得到距离值。
本实施例利用光谱共焦位移传感器的工作原理，依据光谱仪采集到的光线颜色信息与物镜组焦距之间的相关性建立函数，并将光谱仪采集到的光线信息转换为标准色度系统的三刺激值，便于计算与分析，并根据物镜组焦距换算得出距离值，解决了现有技术光谱共焦位移传感器在光谱仪感测的光线信息位于已有光谱量程之外时，焦距的测量会产生一定误差的技术问题，达到了在不改变现有光谱共焦位移传感器硬件的情况下，提高光谱共焦位移传感器测距精度的效果。
所述预设转换关系，具体包括：
以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000091
以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：
Figure BDA0002718563240000092
基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：
Figure BDA0002718563240000093
将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。
值得强调的是，标准色度系统的三刺激值并不是物理上的真实色，其预设色度坐标表如下：
r g b
x 1.275 -0.278 0.003
y -1.739 2.767 -0.028
z -0.743 0.141 1.602
本实施例通过公开光线信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系，完善了技术方案，在将颜色信息转换为三刺激值信息后，便于数据的处理与计算，降低了计算难度。
参照图3，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：
S21、对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；
易于理解的是，标准色度系统的三刺激值与取样光线在物镜组下的焦距不需要对应关系，即可以对不同波长的光进行线性取样并在记录下取样光线在标准色度系统的三刺激值之后，再次对不同波长的光进行线性取样，同时记录取样光线在物镜组下的焦距，且两次线性取样的取样点可以不同，也可在第一次取样时记录物镜组的焦距，第二次取样时再记录标准色度系统的三刺激值。
S22、将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；
需要说明的是，两次拟合得出的刺激函数及焦距函数通常情况下仅适用于同型号或是参数相同的光谱共焦位移传感器，对于不同参数，尤其是物镜组区别较大的光谱共焦位移传感器，需要重新进行刺激函数及焦距函数的拟合。
S23、将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。
值得强调的是，拟合过程通过预设算法可以直接在计算机中运行，无需人工干预，由于三刺激值的代换有具体的代换公式，及拟合过程可在计算机中运行，且基于光谱仪及可调节的待测屏幕可以在对不同波长的光进行线性取样时，全自动的记录物镜组的焦距，本实施例技术方案可在无人值守的情况下生成标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系，即可在预设外部环境时，无人值守的情况下，针对每一台光谱共焦位移传感器生产专用的标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系。
参照图4，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：
S31、利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；
值得说明的是，通常情况下拟合最高次数不要超过3次，其拟合精度与波长及标准色度系统的三刺激值的样本数量有关，理论上通过增加样本数量，拟合结果可以无限解决于真实情况。
S32、根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；
需要强调的是，由于样本数量是有限的，此时误差是无法避免的，为了消除误差，本实施例技术方案先通过采集误差并对误差数据进行分析的方式消除或降低该误差。
S33、在所述误差序列集合中按照波长进行排序，将相邻差值互为异号的点作为分界点集群中的参数点，所述分界点为相隔预设数量个参数点的参数点，并将预设分界数量的分界点之间的所有参数点作为一个拟合区间；
易于理解的是，本实施例技术方案通过对正负误差进行分割，并对分割后的区间进行组合再进行分析，进一步减小了误差，其中，预设数量为13，若两个分界点之间的参数点少于12个，则顺延一个点，最后剩下的一个拟合区间若分界点小于12个，则将其合并入前一个区间。
S34、对每个拟合区间分别进行基于最小二乘法的多项式拟合，并分段输出标定拟合函数；
易于说明的是，本实施例通过对误差较大的区间进行分段拟合，再样本数量有限的情况下进一步降低了真实值于拟合值的误差，提高了光谱共焦位移传感器测距计算方法的精度，。
S35、将不同区间内拟合的不同多项式进行拼接，得到刺激函数。
具体地，所述多项式拟合具体包括：
其中，多项式拟合的损失函数与拟合函数的构建包括：
f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+akxk；
其中，f(x)为拟合函数，x为标准色度系统的三刺激值的序列；
R2＝∑(λ-f(x))2；
其中，R2为偏方平方差，λ为波长；
对偏方平方差中的各项a分别求偏导，可得：
Figure BDA0002718563240000121
其中，n为取样个数；
由此可得所述刺激函数。
需要说明的是，本实施例公开了具体的多项式拟合公式，使得本申请技术方案可以在无人值守的情况下，由计算机自动运行，标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系也可由计算机自动得出。
具体地，所述根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列的步骤具体包括：
L(λ)＝(x-f(λ))其中λ为波长，f(λ)为拟合函数，L(λ)为误差序列。
易于理解的是，本公式中的x为对应的真实值，通过真实值减去f(λ)拟合函数计算出的拟合值即可得出误差值，而通过对应的真实值减去f(λ)拟合函数即可得出误差序列。
本实施例通过公开了预设转换关系及标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系的生产方法，完善了技术方案，并通过公开具体的拟合方法及拟合函数，进一步提高了拟合的精度，降低了误差，一定程度上提升了光谱共焦位移传感器的测量精度，提升了用户体验。
本发明还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算系统，所述光谱共焦位移传感器测距计算系统包括：
光线采集单元，用于响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
转换单元，用于将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
距离计算单元，用于根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
本发明还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算装置，所述光谱共焦位移传感器测距计算装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被所述处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
本发明还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：
响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
2.根据权利要求1所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述预设转换关系，具体包括：
以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：
Figure FDA0002718563230000011
Figure FDA0002718563230000012
Figure FDA0002718563230000013
以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：
Figure FDA0002718563230000014
Figure FDA0002718563230000015
Figure FDA0002718563230000016
基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：
Figure FDA0002718563230000017
Figure FDA0002718563230000021
Figure FDA0002718563230000022
将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。
3.根据权利要求1所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：
对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；
将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；
将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。
4.根据权利要求3所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：
利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；
根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；
在所述误差序列集合中按照波长进行排序，将相邻差值互为异号的点作为分界点集群中的参数点，所述分界点为相隔预设数量个参数点的参数点，并将预设分界数量的分界点之间的所有参数点作为一个拟合区间；
对每个拟合区间分别进行基于最小二乘法的多项式拟合，并分段输出标定拟合函数；
将不同区间内拟合的不同多项式进行拼接，得到刺激函数。
5.根据权利要求4所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述多项式拟合具体包括：
其中，多项式拟合的损失函数与拟合函数的构建包括：
f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+akxk；
其中，f(x)为拟合函数，x为标准色度系统的三刺激值的序列；
R2＝∑(λ-f(x))2；
其中，R2为偏方平方差，λ为波长；
对偏方平方差中的各项a分别求偏导，可得：
Figure FDA0002718563230000031
其中，n为取样个数；
由此可得所述刺激函数。
6.根据权利要求4所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列的步骤具体包括：
L(λ)＝(x-f(λ))其中λ为波长，f(λ)为拟合函数，L(λ)为误差序列。
7.一种光谱共焦位移传感器测距计算系统，其特征在于，所述光谱共焦位移传感器测距计算系统包括：
光线采集单元，用于响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
转换单元，用于将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
距离计算单元，用于根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。
8.一种光谱共焦位移传感器测距计算装置，其特征在于，所述光谱共焦位移传感器测距计算装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被所述处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有光谱共焦位移传感器测距计算控制程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算控制程序被处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。
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