CN114755798A - 激光聚焦控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光聚焦控制方法及系统，所述方法包括：基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；所述目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；基于所述激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。本发明提供的激光聚焦控制方法及系统，通过目标映射表中探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

Description

激光聚焦控制方法及系统

技术领域

本发明涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种激光聚焦控制方法及系统。

背景技术

目前，实现激光光斑的自动聚焦主要通过以下方式：图像采集系统对激光的光斑图像进行采集，经由图像处理模块进行处理，通过运动控制模块完成激光自动聚焦。精密位置调整模块可对图像采集模块进行位置微调，便于在视野中捕获光斑；通过光学模块的合理设计，可以实现激光光斑的自动聚焦与实时监测。

该方法有以下缺点：需要借助精密位置调整模块来捕获光斑图像，操作不便，且工作距离仅限于桌面范围，应用场景较少。

发明内容

本发明提供一种激光聚焦控制方法及系统，用以解决现有技术中远距离激光聚焦时，捕获用于反映聚焦程度的光斑较困难的缺陷，实现基于探测距离和目标映射表来确定焦距。

本发明提供一种激光聚焦控制方法，包括：

基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；所述目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

基于所述激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制方法，所述基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在所述目标映射表中包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标映射表确定与所述目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制方法，所述基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在所述目标映射表中不包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制方法，所述基于所述目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距，包括：

基于所述目标探测距离，获取发射激光在所述激光镜头的每个焦距下，分别在待探测目标表面形成的散斑图像；

基于所述散斑图像，确定所述散斑图像中的散斑颗粒的平均面积；

将所述散斑颗粒的平均面积中的最大值对应的焦距，确定为激光镜头的焦距。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制方法，所述基于所述散斑图像，确定所述散斑图像中的散斑颗粒的平均面积，包括：

对所述散斑图像进行灰度处理，并将灰度均值在目标范围内的散斑图像进行二值化处理；

基于二值化处理后的散斑图像，确定所有散斑颗粒的连通域；

基于所述所有散斑颗粒的连通域的平均大小，确定所述散斑颗粒的平均面积。

本发明还提供一种激光聚焦控制系统，包括

测距模块，用于测量激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离；

激光器，用于提供激光探测用的光源；

激光聚焦模块，用于对激光器的发射激光进行聚焦；

运算控制器，用于接收所述测距模块发送的目标探测距离，基于目标映射表确定激光镜头的焦距，并控制激光聚焦模块进行聚焦；

其中，所述运算控制器分别与所述测距模块，以及所述激光聚焦模块电连接；

所述激光器与所述激光聚焦模块机械连接。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制系统，所述运算控制器还用于：

在所述目标映射表中包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标映射表确定与所述目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制系统，还包括：

图像采集模块，用于采集发射激光在所述待探测目标表面所形成的散斑图像；

所述运算控制器还用于，在所述目标映射表中不包含所述目标探测距离的情况下，接收所述图像采集模块发送的散斑图像，并基于所述图像采集模块发送的散斑图像确定激光镜头的焦距；

所述图像采集模块与所述运算控制器电连接。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制系统，所述运算控制器，还用于：

控制激光镜头的焦距遍历所有调焦范围，并接收所述图像采集模块发送的发射激光在每个焦距下分别形成的散斑图像；

基于所述散斑图像中散斑颗粒的平均面积的最大值对应的焦距，确定激光镜头的焦距。

根据本发明提供的一种激光聚焦控制系统，还包括：

所述激光聚焦模块的光轴与所述图像采集模块的光轴平行设置。

本发明还提供一种激光聚焦控制装置，包括：

焦距确定模块，用于基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；所述目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

聚焦模块，用于基于所述激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述激光聚焦控制方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述激光聚焦控制方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述激光聚焦控制方法。

本发明提供的激光聚焦控制方法及系统，通过目标映射表中探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之二；

图3是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之三；

图4是本发明提供的激光聚焦控制系统的结构示意图；

图5是本发明提供的激光聚焦控制装置的结构示意图；

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。

下面结合图1-图6描述本发明的激光聚焦控制方法及系统。

图1是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之一，参考图1，本发明提供的激光聚焦控制方法，可以包括：

步骤110、基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

步骤120、基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

需要说明的是，本发明提供的激光聚焦控制方法的执行主体可以是电子设备、电子设备中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本发明不作具体限定。

在步骤110中，基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距。

目标映射表可以是基于探测距离与激光镜头的焦距之间的对应形成的映射表，目标映射表可以根据历史数据确定。

在确定激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离后，在目标映射表中进行查找，即可直接确定激光镜头的焦距。

在步骤120中，基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

在确定激光镜头的焦距之后，即可按照该焦距对激光镜头进行变焦，从而对发射激光进行聚焦。

本发明实施例提供的激光聚焦控制方法，通过目标映射表中探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

在一个实施例中，基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在目标映射表中包含目标探测距离的情况下，基于目标映射表确定与目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

在每次对激光镜头进行聚焦时，首先都会获取当前的探测距离，然后判断目标映射表中是否包含有当前的探测距离，在目标映射表中包含当前的探测距离的情况下，则可直接根据目标映射表中找到对应的焦距，然后将激光的镜头变焦到该焦距即可，可减少数据计算量。

本发明实施例提供的激光聚焦控制方法，通过目标映射表中探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

在一个实施例中，基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在目标映射表中不包含当前的探测距离的情况下，基于目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距。

当探测激光打在物体表面时，物体表面的平均起伏大于激光波长数量级，则其会对激光进行散射，散射光互相干涉形成散斑(其中包括：干涉相长形成亮斑，干涉相消形成暗斑)，使用长焦成像设备对准表面的激光光斑进行拍摄可以观察到光强随机的颗粒状结构的散斑图像。通过直流平方归一化对振动散斑图像产生的交流信号进行处理以消除激光功率波动得到式(1)：

其中A_ss为单个散斑颗粒的平均尺寸，A_sp为成像面上的散斑图像面积，N为成像面上的散斑数量(假设散斑均匀分布于电荷耦合器件CCD表面)，λ为激光波长，l为成像面距物体表面的距离，A_tis为光斑大小。

由式(1)可知，当波长λ与距离l不变时，对激光进行聚焦，光斑A_tis变小，使散斑图像A_sp变大，若成像面捕获到了完整的散斑图案，则成像面上的散斑数量N不变，最终使得散斑颗粒尺寸A_ss变大。

由于激光光斑大小仅与远场发散角θ、镜头焦距f及探测距离l有关，且激光发散角已由激光器参数给出(为固定值)，因此在使用同一激光器的情况下通过测距模块测得探测距离即可计算得出使目标处光斑最小的理想镜头焦距值f_B。

激光在光学粗糙表面形成的散斑尺寸与激光在该表面所成光斑大小呈负相关，也就是说通过对发射激光进行聚焦以减小光斑大小能够提高激光散斑颗粒的尺寸以及反射光光强，从而提高接收信号质量。

即在判断目标映射表中不包含有当前的目标探测距离时，可根据目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑来判断聚焦程度，从而确定激光镜头的焦距。

本发明实施例提供的激光聚焦控制方法，通过发射激光在待探测目标表面形成的散斑来判断聚焦程度，从而确定激光镜头的焦距，受探测距离的影响很小，且调节精度更高。

在一个实施例中，基于目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距，包括：

基于目标探测距离，获取发射激光在激光镜头的每个焦距下，分别在待探测目标表面形成的散斑图像；

基于散斑图像，确定散斑图像中的散斑颗粒的平均面积；

将散斑颗粒的平均面积中的最大值对应的焦距，确定为激光镜头的焦距。

在保持目标探测距离不变的情况下，控制激光镜头变焦，使激光镜头的焦距由小至大，或由大至小遍历所有的调焦范围。激光镜头每进行一次变焦，都获取一次发射激光在待探测目标表面形成的散斑图像，然后根据获取的散斑图像，确定散斑图像中所有散斑颗粒的平均面积。

从中选择散斑颗粒的平均面积最大值所对应的焦距，确定为激光镜头的焦距，将激光镜头变焦至该焦距，从而完成聚焦。

此外，可将最终确定的激光镜头的焦距与目标探测距离一一配对，一起存入目标映射表中，并更新目标映射表。在下次激光聚焦时，当探测距离相同时直接查表得到结果，无需对图像进行处理，优化了聚焦速度和设备能耗。

本发明实施例提供的激光聚焦控制方法，通过基于激光散斑图像的散斑颗粒的平均面积衡量激光聚焦程度，避免了在远距离激光聚焦时，用于反映聚焦程度的光斑拍摄较为困难的问题，可大幅度提高激光聚焦的工作距离。

在一个实施例中，基于散斑图像，确定散斑图像中的散斑颗粒的平均面积，包括：

对散斑图像进行灰度处理，并将灰度均值在目标范围内的散斑图像进行二值化处理；

基于二值化处理后的散斑图像，确定所有散斑颗粒的连通域；

基于所有散斑颗粒的连通域的平均大小，确定散斑颗粒的平均面积。

采集发射激光在激光镜头的每个焦距下，分别在待探测目标表面形成的散斑图像。对散斑图像进行灰度处理，计算散斑图像的灰度值及灰度均值。

并以灰度均值作为阈值，将灰度均值在目标范围内的散斑图像进行二值化处理，并通过中值滤波滤除图像椒盐噪声，最后计算图像的连通域及其平均大小(像素数量)，以连通域平均大小来衡量当前焦距下的散斑颗粒的平均面积。

本发明实施例提供的激光聚焦控制方法，通过对散斑图像进行处理，根据计算得到的连通域平均大小来衡量散斑颗粒的平均面积，并根据散斑颗粒的平均面积判断聚焦程度，从而提高激光聚焦的准确性。

图2是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之二，参考图2，对本发明提供的激光聚焦控制方法进行详细描述，本发明实施例提供的激光聚焦控制方法可以包括：

在激光镜头的位置固定后，对激光镜头进行变焦，并采集激光在待探测目标表面形成的散斑图像；

对散斑图像进行灰度处理，计算灰度均值；

判断归一化灰度均值是否在[0.25，0.75]内，不在该范围内则增加或减小激光的发射功率，直到归一化灰度均值在[0.25，0.75]内；

以灰度均值作为阈值对散斑图像进行二值化处理；

通过中值滤波滤除图像椒盐噪声，最后计算图像的连通域及其平均大小(像素数量)，以连通域平均大小来衡量散斑颗粒的平均尺寸；

重复以上步骤，直到激光镜头变焦遍历完成；

从中选择连通域平均大小最大值对应的焦距，进行聚焦；

并测量激光发射端到待探测目标之间的探测距离，存储当前的焦距以及当前探测距离，并写入目标映射表中。

图3是本发明提供的激光聚焦控制方法的流程示意图之三，参考图3对本发明提供的激光聚焦控制方法进行详细描述，本发明实施例提供的激光聚焦控制方法可以包括：

获取激光发射端到待探测目标之间的探测距离，判断探测距离是否在激光镜头的聚焦能力范围内，若距离过近或过远，超出了激光聚焦模块的聚焦能力，则系统会发出提示。

探测距离在激光镜头的聚焦能力范围内时，对测距值进行量化，是因为目标映射表是有限长的，其第一列存储的是距离值的量化区间，可以使用均匀量化，也可以使用非均匀量化。

在目标映射表中查找对应的焦距值，根据与当前实际焦距的偏移值，激光镜头根据焦距偏移量的正负和大小增大或减小一定的焦距，完成聚焦。

图4是本发明提供的激光聚焦控制系统的结构示意图，参照图4，本发明提供的激光聚焦控制系统，可以包括：

测距模块410，用于测量激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离；

激光器420，用于提供激光探测用的光源；

激光聚焦模块430，用于对激光器的发射激光进行聚焦；

运算控制器440，用于接收测距模块410发送的目标探测距离，基于目标映射表确定激光镜头的焦距，并控制激光聚焦模块430进行聚焦；

其中，运算控制器440分别与测距模块410，以及激光聚焦模块430电连接；

激光器420与激光聚焦模块430机械连接。

测距模块410的作用是获取激光发射端与待探测目标之间的距离，例如可通过超声波测距、毫米波雷达测距、激光测距等方式测距。

激光器420为激光探测用的光源。

激光聚焦模块430的作用是对探测用激光器的发射激光进行聚焦，使其汇聚于待探测目标表面。

运算控制器440可以接收测距模块410传回的目标探测距离数据，根据目标映射表确定激光镜头的焦距，并控制激光聚焦模块430进行聚焦。

目标映射表可以是基于探测距离与激光镜头的焦距之间的对应形成的映射表，目标映射表可以根据历史数据确定。

运算控制器440分别与测距模块410，以及激光聚焦模块430电连接；激光器420与激光聚焦模块430机械连接。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，通过运算控制器在目标映射表中确定激光镜头的焦距，可直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

在一个实施例中，运算控制器440还用于：

在目标映射表中包含目标探测距离的情况下，基于目标映射表确定与目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

运算控制器440接收测距模块410发送的当前探测距离后，判断目标映射表中是否包含有当前的探测距离，在目标映射表中包含当前的探测距离的情况下，则可直接根据目标映射表中找到对应的焦距，然后控制激光聚焦模块430进行聚焦。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，通过运算控制器440接收的目标探测距离后，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

在一个实施例中，本发明提供的激光聚焦控制系统，还包括：

图像采集模块450，用于采集发射激光在待探测目标表面所形成的散斑图像；

运算控制器440还用于，在目标映射表中不包含目标探测距离的情况下，接收图像采集模块450发送的散斑图像，并基于图像采集模块发送的散斑图像确定激光镜头的焦距；

图像采集模块450与运算控制器440电连接。

运算控制器440接收测距模块410发送的当前探测距离后，判断目标映射表中是否包含有当前的探测距离，在目标映射表中不包含当前的探测距离的情况下，图像采集模块450采集发射激光在待探测目标表面所形成散斑图像，并发送给运算控制器440。运算控制器440接收图像采集模块450发送的散斑图像，并进行计算，从而确定激光镜头的焦距。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，通过运算控制器接收图像采集模块发送的发射激光在待探测目标表面形成的散斑图像，来判断聚焦程度，从而确定激光镜头的焦距，受探测距离的影响很小，且调节精度更高。

在一个实施例中，运算控制器440，还用于：

控制激光镜头的焦距遍历所有调焦范围，并接收图像采集模块450发送的发射激光在每个焦距下分别形成的散斑图像；

基于散斑图像中散斑颗粒的平均面积的最大值对应的焦距，确定激光镜头的焦距。

运算控制器440基于目标探测距离，首先控制镜头变焦，使焦距由小至大，或由大至小遍历整个调焦范围。

在此过程中图像采集模块450采集激光照射在物体表面形成的散斑图像，当图像中散斑颗粒尺寸最大时，激光光斑尺寸最小，镜头会重新变焦至该位置，完成聚焦。

此外，运算控制器440将最终确定的激光镜头的焦距与目标探测距离一一配对，一起存入目标映射表中，并更新目标映射表。在下次激光聚焦控制时，当探测距离相同时直接查表得到结果，无需对图像进行处理，优化了聚焦速度和设备能耗。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，通过运算控制器基于激光散斑图像的散斑颗粒的平均面积衡量激光聚焦程度，避免了在远距离激光聚焦时，用于反映聚焦程度的光斑拍摄较为困难的问题，可大幅度提高激光聚焦的工作距离。

在一个实施例中，本发明提供的激光聚焦控制系统，还包括：

激光聚焦模块430的光轴与图像采集模块450的光轴平行设置。

可选地，激光聚焦模块430的光轴与图像采集模块450的光轴严格平行且相距在10cm以内，可以避免光路调节复杂的问题，在定型后无需再调节光路。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，通过将激光聚焦模块的光轴与图像采集模块的光轴平行设置，可以避免光路调节复杂的问题，在定型后无需再调节光路。

在一个实施例中，本发明提供的激光聚焦控制系统有两种工作模式：

模式1、运算控制器首先控制镜头变焦，使焦距由小至大遍历整个调焦范围，在此过程中图像采集模块采集激光照射在物体表面形成的散斑图像，当图像中散斑颗粒尺寸最大时，激光光斑尺寸最小，镜头会重新变焦至该位置，完成聚焦。

模式2、运算控制器根据测距值查找内部映射表后得到理想焦距值，并与实际焦距值进行差分运算得到焦距偏移量，进而驱动镜头变焦，完成聚焦。

无论系统处于哪种工作模式，测距模块始终处于工作状态，以恒定频率返回测距值。每当模式1完成聚焦后都会开启测距模块，对准物体进行测距，并将测距值回传给运算控制器，运算控制器将其量化后与此时的镜头焦距值进行配对并存储在内部的映射表中。

可以手动选择工作模式，在模式1下系统聚焦精度更高，在模式2下系统实时性更好。若在初次使用时选择模式2，则系统会要求使用者先遍历所有探测距离以写满映射表，再以模式2工作。

也可以让系统自动选择，当设置了自动模式选择后，自动聚焦系统将存在三个工作阶段：

(1)在初次使用时目标映射表为空，系统会工作在模式1下。

(2)在目标映射表不为空但没写满时，系统会根据测距值查目标映射表时有无对应焦距值而自动选择工作模式：当有值时工作在模式2下；当无值时工作在模式1下，继续将值对写入目标映射表。

(3)当目标映射表被写满后，图像采集模块不再自动开启，在之后的使用中系统会始终工作在模式2下，直至出现以下两种情况之一时，回到阶段(1)：

①启用校准功能后，系统以模式1工作并返回测距值，通过映射表读取对应的理想焦距，与聚焦后的实际焦距值进行对比，若在多个距离下焦距值均存在较大差值，表明系统光路结构发生了改变，会自动清空目标映射表，系统初始化，再使用时会回到阶段(1)；

②(在更换了系统的主要部件后)启用重置功能，系统初始化，同样会清空目标映射表，回到阶段(1)。

激光聚焦模块所使用的电动变焦镜头使用了带绝对位置编码器的电机，实际焦距值由绝对位置编码器获取。

本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，可以在一定探测距离范围内使激光聚焦于待探测物体表面，形成很小的光斑，能够有效提升激光探测时的接收信号质量。通过测距模块和目标映射表实现了理想焦距的“记忆”功能，在使用后期无需进行图像处理，极大减小计算量，提高聚焦的实时性；相比于直接拍摄激光光斑以判断聚焦程度的系统，本发明实施例提供的激光聚焦控制系统通过拍摄激光散斑并根据散斑颗粒尺寸来判断聚焦程度，受探测距离的影响很小，且调节精度更高。

此外，本发明实施例提供的激光聚焦控制系统，拥有两种工作模式且可以手动或自动选择工作模式，两种模式分别基于散斑图像和测距值这两个输入数据，平衡了聚焦精度和速度。系统的自动化程度更高，综合性能更好。并且利用测距模块和目标映射表实现了聚焦操作的记忆功能，在后续使用中当距离相同时直接查表得到结果，无需对图像进行处理，优化了聚焦速度和设备能耗。图像采集模块还可用于实时监测和自动调节激光功率，与某些类型的激光探测的信号接收端集成。目标映射表可以手动写满和清空，因此更换激光器等部件不影响系统的正常使用。

下面对本发明提供的激光聚焦控制装置进行描述，下文描述的激光聚焦控制装置与上文描述的激光聚焦控制方法可相互对应参照。

图5是本发明提供的激光聚焦控制装置的结构示意图，参照图5，本发明提供的激光聚焦控制装置，可以包括：

焦距确定模块510，用于基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

聚焦模块520，用于基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

本发明提供的激光聚焦控制装置，通过目标映射表中探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系，可根据目标映射表直接变焦至理想焦距，无需再进行图像处理计算，大幅减小了计算量，保证了激光聚焦的实时性。

在一个实施例中，焦距确定模块510具体用于：

在目标映射表中包含目标探测距离的情况下，基于目标映射表确定与目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

在一个实施例中，焦距确定模块510具体用于：

在目标映射表中不包含目标探测距离的情况下，基于目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距。

在一个实施例中，焦距确定模块510具体用于：

基于目标探测距离，获取发射激光在激光镜头的每个焦距下，分别在待探测目标表面形成的散斑图像；

基于散斑图像，确定散斑图像中的散斑颗粒的平均面积；

将散斑颗粒的平均面积中的最大值对应的焦距，确定为激光镜头的焦距。

在一个实施例中，基于散斑图像，确定散斑图像中的散斑颗粒的平均面积，包括：

对散斑图像进行灰度处理，并将灰度均值在目标范围内的散斑图像进行二值化处理；

基于二值化处理后的散斑图像，确定所有散斑颗粒的连通域；

基于所有散斑颗粒的连通域的平均大小，确定散斑颗粒的平均面积。

图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行激光聚焦控制方法，该方法包括：

基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元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。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的激光聚焦控制方法，该方法包括：

基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的激光聚焦控制方法，该方法包括：

基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

基于激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光聚焦控制方法，其特征在于，包括：

基于激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距；所述目标映射表包含有探测距离与激光镜头的焦距之间的对应关系；

基于所述激光镜头的焦距，对发射激光进行聚焦。

2.根据权利要求1所述的激光聚焦控制方法，其特征在于，所述基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在所述目标映射表中包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标映射表确定与所述目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

3.根据权利要求1所述的激光聚焦控制方法，其特征在于，所述基于激光发射端与待探测目标之间的探测距离，以及目标映射表确定激光镜头的焦距，包括：

在所述目标映射表中不包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距。

4.根据权利要求3所述的激光聚焦控制方法，其特征在于，所述基于所述目标探测距离和发射激光在待探测目标表面形成的散斑，确定激光镜头的焦距，包括：

基于所述目标探测距离，获取发射激光在所述激光镜头的每个焦距下，分别在待探测目标表面形成的散斑图像；

基于所述散斑图像，确定所述散斑图像中的散斑颗粒的平均面积；

将所述散斑颗粒的平均面积中的最大值对应的焦距，确定为激光镜头的焦距。

5.根据权利要求4所述的激光聚焦控制方法，其特征在于，所述基于所述散斑图像，确定所述散斑图像中的散斑颗粒的平均面积，包括：

对所述散斑图像进行灰度处理，并将灰度均值在目标范围内的散斑图像进行二值化处理；

基于二值化处理后的散斑图像，确定所有散斑颗粒的连通域；

基于所述所有散斑颗粒的连通域的平均大小，确定所述散斑颗粒的平均面积。

6.一种激光聚焦控制系统，其特征在于，包括

测距模块，用于测量激光发射端与待探测目标之间的目标探测距离；

激光器，用于提供激光探测用的光源；

激光聚焦模块，用于对激光器的发射激光进行聚焦；

运算控制器，用于接收所述测距模块发送的目标探测距离，基于目标映射表确定激光镜头的焦距，并控制激光聚焦模块进行聚焦；

其中，所述运算控制器分别与所述测距模块，以及所述激光聚焦模块电连接；

所述激光器与所述激光聚焦模块机械连接。

7.根据权利要求6所述的激光聚焦控制系统，其特征在于，所述运算控制器还用于：

在所述目标映射表中包含所述目标探测距离的情况下，基于所述目标映射表确定与所述目标探测距离对应的激光镜头的焦距。

8.根据权利要求6所述的激光聚焦控制系统，其特征在于，还包括：

图像采集模块，用于采集发射激光在所述待探测目标表面所形成的散斑图像；

所述运算控制器还用于，在所述目标映射表中不包含所述目标探测距离的情况下，接收所述图像采集模块发送的散斑图像，并基于所述图像采集模块发送的散斑图像确定激光镜头的焦距；

所述图像采集模块与所述运算控制器电连接。

9.根据权利要求8所述的激光聚焦控制系统，其特征在于，所述运算控制器，还用于：

控制激光镜头的焦距遍历所有调焦范围，并接收所述图像采集模块发送的发射激光在每个焦距下分别形成的散斑图像；

基于所述散斑图像中散斑颗粒平均面积的最大值对应的焦距，确定激光镜头的焦距。

10.根据权利要求8或9所述的激光聚焦控制系统，其特征在于，还包括：

所述激光聚焦模块的光轴与所述图像采集模块的光轴平行设置。

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