CN113267888B - 二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法 - Google Patents

二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法，其能够提升生成像元的拼接精度，使成像效果更好，驱动反射光镜移动到俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向偏摆第二极限位置转动；俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；重复偏摆和采集，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；驱动反射光镜转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。

Description

二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法
技术领域
本发明涉及二维扫描成像系统技术领域，具体为二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法。
背景技术
在某些二维扫描成像系统中，需要将反射光镜在不同角度位置的扫描像元进行图像拼接，从而形成一帧完整图像。
二维扫描成像系统的成像原理如下图1所示，二维扫描成像系统通常包括物像光线1，光学透镜2，二维扫描机构3，成像采集系统4，物像光线1的物像光线在穿过光学透镜2后，经由二维扫描机构3的反射，由成像采集系统4接收，最终生成图像像元。
其中，二维扫描机构做为重要执行机构，其担负着俯仰扫描运动及偏摆扫描运动的功能，二维扫描机构包含反射光镜，并设置有驱动机构能够驱动反射光镜进行俯仰和偏摆。
二维扫描机构的工作原理是：在单次的俯仰摆动过程中，光线经过反射后经由光学透镜和成像采集系统生成图像像元，该俯仰运动为二维扫描机构的第一维运动，然后在驱动机构的驱动下，进行左/右偏摆，该偏摆运动为二维扫描机构的第二维运动，至下一角度后再采集俯仰摆动产生的像元，最终将所有偏摆角度位置下产生的图像像元拼接在一起，即形成一帧完整图像。
如果在运动控制中不注重成像运动方向的一致性，不同偏摆角度下的成像之间，将存在不同方向的像元偏差。特别是成像采集系统在进行像元数据采集时由于存在信号延迟带，其在图像拼接后，成像示意效果如图3所示，图像拼接处会存在无法准确对齐的情况，影响最终的成像效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法，其能够提升生成像元的拼接精度，使成像效果更好。
其技术方案是这样的：一种二维扫描机构，包括：
基座；
支撑座，所述支撑座可转动地设置在所述基座上；
偏摆扫描驱动装置，所述偏摆扫描驱动装置能够驱动所述支撑座在所述基座所在平面内偏摆；
反射光镜，所述反射光镜通过转轴机构可转动地安装在所述支撑座上，所述转轴机构平行于所述基座所在平面设置；
俯仰扫描驱动装置，所述俯仰扫描驱动装置能够驱动所述反射光镜绕所述转轴机构俯仰。
一种二维扫描成像系统，包括物像光线、光学透镜、成像采集系统，还包括上述的二维扫描机构，所述物像光线产生光束，光束穿过所述光学透镜，经由所述二维扫描机构反射，由所述成像采集系统接收，生成图像像元。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向与偏摆第一极限位置相反的偏摆第二极限位置转动；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：重复步骤3和步骤4，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；
步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。
进一步的，还包括：
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置朝向偏摆第一极限位置转动；
步骤8：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：重复步骤7和步骤8，直到反射光镜到达偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
本发明的二维扫描成像系统的换向控制方法，不仅控制逻辑简单、实施方便，而且由于每次成像阶段，成像采集系统采集成像数据时，反射光镜运动方向具有一致性，像元数据采集时由于信号延迟带来的像元竖直方向上的偏差也具有方向一致性，从而使得图像拼接处相邻像元的竖直位置偏差小，拼接图像质量佳。
附图说明
图1为二维扫描成像系统的成像原理示意图；
图2为本发明的一种二维扫描机构的示意图；
图3为现有技术中二维扫描成像系统拼接得到图像的示意图；
图4为二维扫描机构俯仰运动的示意图；
图5为二维扫描机构偏摆运动的示意图；
图6为采用本发明的方法二维扫描成像系统拼接得到图像的示意图；
图7为具体实施例5中连续采集动作循环的示意图；
图8为具体实施例6中连续采集动作循环的示意图；
图9为具体实施例7中连续采集动作循环的示意图；
图10为具体实施例8中连续采集动作循环的示意图。
具体实施方式
见图2，本发明的一种二维扫描机构，包括：
基座301；
支撑座302，支撑座302可转动地设置在基座301上；
偏摆扫描驱动装置303，偏摆扫描驱动装置303能够驱动支撑座302在基座所在平面内偏摆；
反射光镜304，反射光镜304通过转轴机构305可转动地安装在支撑座302上，转轴机构305平行于基座301所在平面设置；
俯仰扫描驱动装置306，俯仰扫描驱动装置306能够驱动反射光镜304绕转轴机构305俯仰。
二维扫描机构的动作如图4、图5所示，图4为第一维的俯仰运动，图5为第二维的偏摆运动。其中：图4中包括俯仰上极限位置A，俯仰下极限位置B，图5中包括偏摆左极限位置C，偏摆中位D，偏摆右极限位置E。
见图1，本发明还提供了一种二维扫描成像系统，包括物像光线1、光学透镜2、成像采集系统4，还包括上述的二维扫描机构3，物像光线1产生光束，光束穿过光学透镜2，经由二维扫描机构3反射，由成像采集系统4接收，生成图像像元。
具体实施例1：
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向与偏摆第一极限位置相反的第二极限位置转动，反射光镜会移动到偏摆第一极限位置与偏摆第二极限位置之间的某一位置；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：进行步骤3，反射光镜从之前停留的偏摆第一极限位置与第二极限位置之间的位置继续进行朝向偏摆第二极限位置移动，随后进行步骤4，采用步进的方式，重复步骤3、4，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；
步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。
在本实施例中，偏摆第一极限位置可以是反射光镜的偏摆左极限位置，也可以是反射光镜的偏摆右极限位置，偏摆第二极限位置对应的是与偏摆第一极限位置相反的位置；同样的，俯仰第一极限位置可以是反射光镜的俯仰上极限位置，也可以是反射光镜的俯仰下极限位置，俯仰第二极限位置对应的是与俯仰第一极限位置相反的位置。
采用本实施例的方法，设定反射光镜在偏摆第一极限位置与偏摆第二极限位置之间，偏摆N次到达偏摆第二极限位置，每次偏摆运动后，成像采集系统采集图像数据，最后把N次采集的图像数据在横向上拼接在一起，就可以得到完整的图像数据。
具体实施例2：
本发明还提供了一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向与偏摆第一极限位置相反的第二极限位置转动，反射光镜会移动到偏摆第一极限位置与偏摆第二极限位置之间的某一位置；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：进行步骤3，反射光镜从之前停留的偏摆第一极限位置与第二极限位置之间的位置继续进行朝向偏摆第二极限位置移动，随后进行步骤4，采用步进的方式，重复步骤3、4，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；
步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置朝向偏摆第一极限位置转动；
步骤8：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：重复步骤7和步骤8，直到反射光镜到达偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，步骤3、5、7、9分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到了偏摆第一极限位置和偏摆第二极限位置之间，步骤5反射光镜移动偏摆第二极限位置，步骤7反射光镜返回移动到了偏摆第一极限位置和偏摆第二极限位置之间，步骤9反射光镜移动偏摆第一极限位置，通过步骤2、4、6、8采集成像数据的拼接，可以实现连续的成像数据采集。
具体实施例3：
本发明还提供了一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向反射光镜的偏摆平衡中位转动；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位朝向反射光镜的偏摆第二极限位置转动；
步骤8：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；
步骤10：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤11：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置朝向偏摆平衡中位转动；
步骤12：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤13：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜转动到偏摆平衡中位；
步骤14：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤15：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位朝向偏摆第一极限位置转动；
步骤16：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤17：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜转动到偏摆第一极限位置；
步骤18：重复步骤2至步骤17，当成像数据完成时，停止步骤。
在本实施例中，步骤3、5、7、9分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到了偏摆第一极限位置和偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆平衡中位，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位和偏摆第二极限位置之间，步骤9反射光镜移动到了偏摆第二极限位置，步骤11反射光镜移动到了偏摆第二极限位置与偏摆平衡中位之间，步骤13反射光镜移动到了偏摆平衡中位之间，步骤15反射光镜移动到了偏摆平衡中位与偏摆第一极限位置之间，步骤17反射光镜移动到了偏摆第一极限位置，实现了连续的成像数据采集。
具体实施例4：
一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，步骤3、5、7、9分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆第二极限位置，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位，步骤9反射光镜移动到了偏摆第一极限位置，通过步骤2、4、6、8采集的成像数据，可以实现了连续的图像拼接。
具体实施例5：
见图7，一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，设置了反射光镜的初始位置是偏摆左极限位置、俯仰上极限，步骤3、5、7分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆右极限位置，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位，通过步骤2、4、6、8采集的成像数据的拼接，可以实现连续的拼接。
当反射光镜从俯仰上极限位置运动至俯仰下极限位置期间，为俯仰扫描成像数据采集阶段，当第二维的偏摆运动动作时，反射光镜同时从俯仰下极限位置再重新运动回俯仰上极限位置，运动动作为步骤2、4、6、8，从而保证每次俯仰扫描成像都是反射光镜从上向下运动。
具体实施例6：
见图8，一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，设置了反射光镜的初始位置是偏摆左极限位置、俯仰下极限，步骤3、5、7分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆右极限位置，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位，通过步骤2、4、6、8采集的成像数据的拼接，可以实现连续的拼接。
当反射光镜从俯仰下极限位置运动至俯仰上极限位置期间，为俯仰扫描成像数据采集阶段，当第二维的偏摆运动动作时，反射光镜同时从俯仰上极限位置再重新运动回俯仰下极限位置，运动动作为步骤2、4、6、8，从而保证每次俯仰扫描成像都是反射光镜从下向上运动。
具体实施例7：
见图9，一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆右极限位置，偏摆扫描驱动装置驱动反射光镜移动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，设置了反射光镜的初始位置是偏摆右极限位置、俯仰下极限，步骤3、5、7分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆左极限位置，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位，通过步骤2、4、6、8采集的成像数据的拼接，可以实现连续的拼接。
当反射光镜从俯仰下极限位置运动至俯仰上极限位置期间，为俯仰扫描成像数据采集阶段，当第二维的偏摆运动动作时，反射光镜同时从俯仰上极限位置再重新运动回俯仰下极限位置，运动动作为步骤2、4、6、8，从而保证每次俯仰扫描成像都是反射光镜从下向上运动。
具体实施例8：
见图10，本发明的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置，偏摆扫描驱动装置驱动反射光镜移动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
在本实施例中，设置了反射光镜的初始位置是偏摆右极限位置、俯仰上极限，步骤3、5、7分别进行了偏摆，步骤3反射光镜移动到偏摆平衡中位之间，步骤5反射光镜移动到了偏摆左极限位置，步骤7反射光镜移动到了偏摆平衡中位，通过步骤2、4、6、8采集的成像数据的拼接，可以实现连续的拼接。。
当反射光镜从俯仰上极限位置运动至俯仰下极限位置期间，为俯仰扫描成像数据采集阶段，当第二维的偏摆运动动作时，反射光镜同时从俯仰下极限位置再重新运动回俯仰上极限位置，运动动作为步骤2、4、6、8，从而保证每次俯仰扫描成像都是反射光镜从上向下运动。
图7、8、9、10所示为三个偏摆角度下进行图像拼接的运动控制逻辑，实际存在两个或更多个偏摆角度进行图像拼接的应用案例，其控制逻辑类似。
图6为实施例5、6、7、8中的方法拼接得到的图像，图3中在运动控制中不注重成像运动方向的一致性，不同偏摆角度下的成像之间，将存在不同方向的像元偏差，而在图6中采集图像的运动方向始终一致，对比图3和图6可知，可见采用该控制逻辑方法，在成像效果上的优越性。
本发明的二维扫描成像系统的换向控制方法，不仅控制逻辑简单、实施方便，而且由于每次成像阶段，成像采集系统采集成像数据时，反射光镜运动方向具有一致性，像元数据采集时由于信号延迟带来的像元竖直方向上的偏差也具有方向一致性，从而使得图像拼接处相邻像元的竖直位置偏差小，拼接图像质量佳。

Claims (5)

1.一种二维扫描成像系统的换向控制方法，二维扫描成像系统包括物像光线、光学透镜、成像采集系统，还包括二维扫描机构，所述物像光线产生光束，光束穿过所述光学透镜，经由所述二维扫描机构反射，由所述成像采集系统接收，生成图像像元；
所述二维扫描机构包括：
基座；
支撑座，所述支撑座可转动地设置在所述基座上；
偏摆扫描驱动装置，所述偏摆扫描驱动装置能够驱动所述支撑座在所述基座所在平面内偏摆；
反射光镜，所述反射光镜通过转轴机构可转动地安装在所述支撑座上，所述转轴机构平行于所述基座所在平面设置；
俯仰扫描驱动装置，所述俯仰扫描驱动装置能够驱动所述反射光镜绕所述转轴机构俯仰；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
2.根据权利要求1所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
3.根据权利要求1所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
4.根据权利要求1所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。
5.根据权利要求1所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆右极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆左极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆右极限位置；
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