CN115407579A - 光调制系统、方法、计算机存储介质及计算机程序产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光调制系统、方法、计算机存储介质及计算机程序产品，所述系统包括：一电控装置被配置为：控制一光生成器输出至少一光源到一光调制模块，使所述光调制模块响应于一调光控制器的一输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使一光混合器响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制一光传感器响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线。从而，有效解决现有光源调制衍生的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及光调制技术领域，具体涉及一种可应用于高动态范围(HDR)光学调制的光调制系统及方法。
背景技术
随着数字取像技术发展，诸多电子式取像装置被应用在视觉相关领域。举例来说，分辨率及帧速率可作为一相机的主要选用标准，其中感光度及动态范围等参数日趋重要，尤其是被应用在汽车工业。
例如车辆驾驶在真实场景中有大幅亮度变化的情境，当车辆由黑暗环境(如隧道)中行进到明亮环境(如露天车道)中，具低动态范围的感光元件通常只能表现过度曝光或曝光不足的图像，这代表着发生某些区域细节(或信息)损失的情况。此时，假使辅助驾驶系统依赖此信息进行判断，极有可能造成错误的致命后果。以往虽有一些改良型光源调制技术，但仍有待改善。
有鉴于此，有必要提供一种有别以往的技术方案，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种光调制系统及方法，用于解决现有光源调制衍生的技术问题。
为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种光调制系统，包括：一光生成器；一光调制模块，光学耦合所述光生成器；一调光控制器，光学耦合所述光调制模块；一光混合器，光学耦合所述光调制模块；一光传感器，光学耦合所述光混合器；及一电控装置，电性耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光传感器；其中所述电控装置被配置为：控制所述光生成器输出至少一光源到所述光调制模块，使所述光调制模块响应于所述调光控制器的一输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制所述光传感器响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块的运行状态。
根据本发明一些实施例，所述光生成器包括一发光器及一光机调制控制器，所述光机调制控制器电性耦合于所述发光器与所述电控装置之间，使所述光机调制控制器响应于所述电控装置的一控制信号而驱使所述发光器生成所述光源。
根据本发明一些实施例，所述光生成器包括一发光器、一光机调制控制器及一调制装置，所述调制装置光学耦合于所述发光器与所述光调制模块之间，所述光机调制控制器电性耦合于所述调制装置与所述电控装置之间，所述调制装置响应于所述电控装置的一控制信号而将来自所述发光器的光调制成所述光源。
根据本发明一些实施例，所述调制装置为一遮蔽式调制装置或一光学式调制装置。
根据本发明一些实施例，所述调光控制器被配置成能进行连续式光学可调制化的一电动机械装置。
根据本发明一些实施例，所述调光控制器被配置成能进行连续式或非连续式光学可调制化的一光学滤片系统。
为解决上述问题，第二方面，本发明提供一种光调制方法，所述光调制方法被执行于一系统，所述系统包括一光生成器、一光调制模块、一调光控制器、一光混合器、一光传感器及一电控装置，所述光调制模块光学耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光混合器，所述光传感器光学耦合所述光混合器，所述电控装置电性耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光传感器；所述光调制方法包括：将所述电控装置配置为：控制所述光生成器输出至少一光源到所述光调制模块，使所述光调制模块响应于所述调光控制器的一输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制所述光传感器响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块的运行状态。
为解决上述问题，第三方面，本发明提供一种计算机存储介质，用于存储计算机软件指令，所述计算机软件指令包括用于执行如上述方面所述的光调制方法的指令。
为解决上述问题，第四方面，本发明提供一种计算机程序产品，其包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述方面所述的光调制方法。
本发明的光调制系统、方法、计算机存储介质及计算机程序产品实施例，依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线。可以使得所述光调制模块依据该高动态范围线性曲线运行，成为具备高动态范围、高分辨率及线性输出的光调制器，可适用于任何类型的光源，将所述光调制模块原本的非线性调制模式改善成为线性调制模式，而且，所述光调制模块可由原本仅有3个数量级的调制控制步大幅提升为7个数量级的调制控制步，有效解决现有光源调制衍生的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本发明实施例的光调制系统的功能方块示意图；
图2为本发明实施例的光调制方法的示例流程图；
图3为本发明实施例的光调制模块在训练前处于非线性调制状态的特性曲线图；及
图4为本发明实施例的光调制模块在训练后处于线性调制状态的特性曲线图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示，本发明的一方面提供一种光调制系统，可包含：一光生成器1、一光调制模块2、一调光控制器3、一光混合器4、一光传感器5及一电控装置6，所述光调制模块2光学耦合所述光生成器1，所述调光控制器3光学耦合所述光调制模块2，所述光混合器4光学耦合所述光调制模块2，所述光传感器5光学耦合所述光混合器4，所述电控装置6电性耦合所述光生成器1、所述调光控制器3及所述光传感器5。
应被理解的是，上述诸多构件运行时应通电者，如未特别说明，应被视为能配置成可通电状态，以利执行本文所述的相关功能；上述光学耦合方式意指能够利用光传输介质(譬如透镜或光纤等)将光进行传输的耦接构造，使得被光学耦合的两个物体间可以相互传递光线；上述电性耦合方式意指能够用于传递数据载体(如电信号)的有线耦接(如电性连接或网络连接等)或无线接入(如电磁耦合等)，使得被电性耦合的两个物体间可以相互传递电信，其系所属技术领域中具有通常知识者可以理解，不另赘述于此。以下举例说明本发明上述实施例的实施态样，但不以此为限。
举例来说，如图1所示，所述光生成器1可为生成任何类型光源的光生成器，用以输出至少一光源，作为一待调制光源。
可选地，如图1所示，在一实施例中，所述光生成器1可包括一发光器11及一光机调制控制器12，例如所述发光器11可选自于由发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、气体放电灯及钨丝灯组成的群组，所述光机调制控制器12可为电子机械式光学调制装置，譬如可为定电压源或定电流源控制的LED或卤钨灯等电子式调制装置，也可以是具备不同衰减光学滤片或在单一滤片有不同衰减率的光学式调制装置，也可以是利用可改变光圈开口进行调制的机械式调制装置等，但不以此为限，所述光机调制控制器12电性耦合于所述发光器11与所述电控装置6之间，使所述光机调制控制器12可响应于所述电控装置6的一控制信号而驱使所述发光器11生成所述光源。藉此，可使用电力控制方式，由所述电控装置的控制信号驱使所述发光器生成所述光源。
替代地，如图1所示，在一实施例中，所述光生成器1可包括一发光器11、一光机调制控制器12及一调制装置13，例如所述调制装置13可为一遮蔽式调制装置或一光学式调制装置，譬如：所述遮蔽式调制装置可透过机械档块进行光源遮蔽，所述光学式调制装置可藉由改变输入的电性特征来改变输出光源；所述调制装置13光学耦合于所述发光器11与所述光调制模块2之间，所述光机调制控制器12电性耦合于所述调制装置13与所述电控装置6之间，所述调制装置13响应于所述电控装置6的一控制信号而将来自所述发光器11的光调制成所述光源。藉此，可利用所述调制装置对所述光源进行预调制，使得被输出到所述光调制模块的光源可具备不同特征(如波长等)。
另外，如图1所示，所述光调制模块2可为能够被操作成高动态范围的光调制模块，譬如可为定电压源或定电流源控制的LED或卤钨灯等电子式调制装置，也可以是具备不同衰减光学滤片或在单一滤片有不同衰减率的光学式调制装置，也可以是利用可改变光圈开口进行调制的机械式调制装置，但不以此为限。
另外，如图1所示，所述调光控制器3可为能够被操作成控制高动态范围光调制模块的控制器。
可选地，如图1所示，在一实施例中，所述调光控制器3可被配置成能进行连续式光学可调制化的一电动机械装置，譬如各种电子式光学快门(optical shutter)装置，诸如激光束快门(laser beam shutter)等。藉此，只需利用适当电子信号，即可生成易于控制的光调制效果。
替代地，如图1所示，在一实施例中，所述调光控制器3可被配置成能进行连续式或非连续式光学可调制化的一光学滤片系统，譬如各种滤光透镜组成的光学装置，诸如间隙损耗可变光衰减器(gap-loss variable optical attenuator)或用于大功率激光的可变衰减器(variable attenuators for high power lasers)等。例如所述间隙损耗可变光衰减器意指光纤中的光传输受到全反射定律的限制，而不会散射，将使光能保持稳定状态，但若两个光纤之间有气体，则光会散射，从而导致光损失，其中衰减值随间隙间隔不同而有差异；另如衍射衰减器(diffractive attenuators)使用衍射光栅控制激光辐射的功率，由于相位衍射光栅不吸收光，因此可以用于高功率激光辐射(cw，脉冲式)，沿着基板的光栅参数的变化导致在给定波长下的透射率可变，但不以此为限。
另外，如图1所示，所述光混合器4可为能够被操作成将光混合或均匀化的光学装置，譬如其一实施例可参阅申请人所提出的另一发明专利公告号为TWI438409的「可提升光均匀度的分光装置」，但不以此为限。
另外，如图1所示，所述光传感器5可为能够被操作成对光进行侦测的测量装置，譬如其一实施例可参酌ENLITECH的日光模拟器(SS-X Solar Simulator)，但不以此为限。
另外，如图1所示，所述电控装置6可为能够进行数据存储及信号处理的电子装置，譬如微控制器/板/卡等使用者控制装置，诸如台式计算机、笔记本计算机或单晶片等，但不以此为限。
应被注意的是，如图1所示，所述电控装置6可被配置为：控制所述光生成器1输出至少一光源到所述光调制模块2，使所述光调制模块2响应于所述调光控制器3的一输出结果(譬如所述电控装置6可控制所述调光控制器3生成所述输出结果)而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器4响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制所述光传感器5响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块2的运行状态。
举例来说，如图2所示，本发明可用于进行上述配置的一部分的一种方法示例流程包括：步骤S1至S4。
请参阅图1及2所示，步骤S1，可生成原始测量曲线，例如控制所述光生成器1输出至少一光源到所述光调制模块2，使所述光调制模块2响应于所述调光控制器3的输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器4响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制所述光传感器5响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线。
请参阅图1及2所示，步骤S2，可依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线，例如可包括步骤S21及步骤S22，先进行步骤S21，可将所述原始测量曲线的至少一部分依据该至少一扩展条件扩展成具备高动态范围的调制曲线，后续，可进行步骤S22，确认是否完成所有扩展条件，若判断为否，则重复进行步骤S21，若判断为是，可进行步骤S3，将被扩展的高动态范围调制曲线的相关特征进行存储；后续，可进行步骤S4，依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线(fitting line)，及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，譬如可包括步骤S41至步骤S44，先进行步骤S41，依据所述多条高动态范围调制曲线建立所述拟合线性曲线，譬如可采用曲线拟合算法，来建立所述拟合线性曲线；后续，可进行步骤S42，比对拟合线性曲线，筛选扩展曲线数据，譬如搭配适当取样数量(sampling number)，以在诸多扩展曲线数据中选出最接近拟合线性曲线的数据；后续，可进行步骤S43，确认是否比对完成，若判断为否，则重复进行步骤S42，若判断为是，则可进行步骤S44，生成该高动态范围线性曲线，作为后续操控所述光调制模块2成为一高动态范围调制模块的依据。
如图1及2所示，本发明的另一方面提供一种光调制方法，所述光调制方法可被执行于一系统，所述系统包括一光生成器1、一光调制模块2、一调光控制器3、一光混合器4、一光传感器5及一电控装置6，所述光调制模块2光学耦合所述光生成器1、所述调光控制器3及所述光混合器4，所述光传感器5光学耦合所述光混合器4，所述电控装置6电性耦合所述光生成器1、所述调光控制器3及所述光传感器5；所述光调制方法包括：将所述电控装置6配置为：控制所述光生成器1输出至少一光源到所述光调制模块2，使所述光调制模块2响应于所述调光控制器3的一输出结果(譬如所述电控装置6可控制所述调光控制器3生成所述输出结果)而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器4响应于所述调制光而生成至少一混合光；控制所述光传感器5响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块2的运行状态。
另一方面，本发明还提供一种计算机存储介质，例如：光碟、随身碟或硬碟等，用于存储计算机软件指令，所述计算机软件指令包括用于执行如上所述的光调制方法的指令。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，其包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的方法。例如：所述计算机程序产品可包含数个指令，该指令可利用现有的程序语言实现，以便用于执行如上所述的光调制方法，例如：采用C、Python、C++或Labview等程序语言，但不以此为限。
请参阅图3及图4所示，本发明的光调制系统、方法、计算机存储介质及计算机程序产品实施例，可以使得所述光调制模块依据该高动态范围线性曲线运行，通过软硬件协同运行以训练所述光调制模块，在所述光调制模块被训练完成后，成为具备高动态范围、高分辨率及线性输出的光调制器，可适用于任何类型的光源，将所述光调制模块原本的非线性调制曲线C1(如图3所示)改善成为线性调制曲线C2(如图4所示)，而且，所述光调制模块可由原本仅有3个数量级的调制控制步大幅提升为7个数量级的调制控制步。
承上所述，本发明的光调制系统、方法、计算机存储介质及计算机程序产品实施例，依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线。可以使得所述光调制模块依据该高动态范围线性曲线运行，成为具备高动态范围、高分辨率及线性输出的光调制器，可适用于任何类型的光源，将所述光调制模块原本的非线性调制模式改善成为线性调制模式，而且，所述光调制模块可由原本仅有3个数量级的调制控制步大幅提升为7个数量级的调制控制步。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；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的技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种光调制系统，其特征在于，包括：
一光生成器；
一光调制模块，光学耦合所述光生成器；
一调光控制器，光学耦合所述光调制模块；
一光混合器，光学耦合所述光调制模块；
一光传感器，光学耦合所述光混合器；及
一电控装置，电性耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光传感器；
其中所述电控装置被配置为：
控制所述光生成器输出至少一光源到所述光调制模块，使所述光调制模块响应于所述调光控制器的一输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器响应于所述调制光而生成至少一混合光；
控制所述光传感器响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；
依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；
依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及
依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块的运行状态。
2.根据权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述光生成器包括一发光器及一光机调制控制器，所述光机调制控制器电性耦合于所述发光器与所述电控装置之间，所述光机调制控制器响应于所述电控装置的一控制信号而驱使所述发光器生成所述光源。
3.根据权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述光生成器包括一发光器、一光机调制控制器及一调制装置，所述调制装置光学耦合于所述发光器与所述光调制模块之间，所述光机调制控制器电性耦合于所述调制装置与所述电控装置之间，所述调制装置响应于所述电控装置的一控制信号而将来自所述发光器的光调制成所述光源。
4.根据权利要求3所述的光调制系统，其特征在于，所述调制装置为一遮蔽式调制装置或一光学式调制装置。
5.根据权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述调光控制器被配置成能进行连续式光学调制化的一电动机械装置。
6.根据权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述调光控制器被配置成能进行连续式或非连续式光学调制化的一光学滤片系统。
7.一种光调制方法，其特征在于，所述光调制方法被执行于一系统，所述系统包括一光生成器、一光调制模块、一调光控制器、一光混合器、一光传感器及一电控装置，所述光调制模块光学耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光混合器，所述光传感器光学耦合所述光混合器，所述电控装置电性耦合所述光生成器、所述调光控制器及所述光传感器；所述光调制方法包括：将所述电控装置配置为：
控制所述光生成器输出至少一光源到所述光调制模块，使所述光调制模块响应于所述调光控制器的一输出结果而将所述光源调制成至少一调制光，使所述光混合器响应于所述调制光而生成至少一混合光；
控制所述光传感器响应于所述混合光而生成至少一原始测量曲线；
依据至少一扩展条件将所述原始测量曲线扩展成多条高动态范围调制曲线；
依据所述多条高动态范围调制曲线建立一拟合线性曲线；及
依据所述拟合线性曲线从所述多条高动态范围调制曲线中选出一高动态范围线性曲线，用以配置所述光调制模块的运行状态。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，用于存储计算机软件指令，所述计算机软件指令包括用于执行如权利要求7所述的光调制方法的指令。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求7所述的光调制方法。
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