CN115639571A - 条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法、装置、介质及电子设备，所述方法包括：经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

Description

条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法、装置、介质及电子设备。

背景技术

机载激光雷达测绘效率高，抗干扰能力强，常用于陆地地形测绘测量,在地形勘探、交通指挥，林业保护以及军事探查等场合发挥了重要作用，其中机载条纹管成像激光雷达系统集成了激光扫描出射单元与条纹管回波信号采集单元、定位与惯性测量单元以及同步控制单元，配合飞行平台可实现地面三维空间信息的快速获取，可实现高速高精度地面目标三维测量。

条纹管成像激光雷达中通过条纹管探测器实现光电转换，得益于条纹管中偏转模块的高时间分辨率，条纹管成像激光雷达系统具有较高距离分辨率；配合MCP像增强器进行光电子成像增强后耦合至高速CCD相机成像，可实现高探测灵敏度的大视场、高帧频回波信号成像采集。

条纹图像中像素横纵坐标分别表征测量空间角信息和测量回波信号时间信息，其中激光回波信号时间测量精度直接决定了激光测距精度。为实现高精度距离测量，需对条纹图像进行处理，以提取回波信号光斑质心坐标，得到回波信号时间信息，进而得到待测目标空间距离信息，但由于条纹管探测器成像过程复杂，现有条纹管成像激光雷达中因条纹管探测器中各器件耦合位置偏差以及各器件成像像差等导致输出条纹图像中光斑坐标存在误差，系统测量精度下降。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法、装置、设备及存储介质。具体包括：

本发明实施例提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法，所述方法包括：

经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；

通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；

基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；

根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

在一些实施例中，所述通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标，包括：

通过3*3的高斯滤波矩阵对所述条纹图像进行滤波处理，以减小因采集图像中噪声对光斑质心提取的干扰；

通过设置灰度阈值对所述条纹图像进行阈值分割，以区分条纹区域背景像素和光斑区域像素，提取所述条纹图像中光斑区域后进行光斑区域质心提取；

通过对所述条纹图像的灰度值加权像素坐标后，分别进行灰度和计算以及加权灰度和计算，两者相除后得到激光光斑质心坐标。

在一些实施例中，所述通过对所述条纹图像的灰度值加权像素坐标后，分别进行灰度和计算以及加权灰度和计算，两者相除后得到激光光斑质心坐标，包括：

利用如下的预设的质心公式计算后得到激光光斑质心坐标：

其中

为光斑提取质心特征点坐标，(x,y)为条纹图像像素坐标，f(x,y)为条纹图像中坐标为(x,y)的像素灰度值，Ω为预处理后条纹图像中光斑区域图像。

在一些实施例中，所述基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵，包括：

基于激光光斑质心坐标，利用如下预设的矩阵公式表示预处理后的激光光斑质心矩阵：

其中Θ为输入激光脉冲的空间角坐标，T为输入激光脉冲的延时坐标，

为坐标为(θ,t)时输入激光脉冲光斑区域质心坐标；

基于所述激光光斑质心矩阵，利用如下预设的矩阵公式表示所述输入激光脉冲矩阵：

其中p(θ,t)为坐标为(θ,t)时输入激光脉冲。

在一些实施例中，所述根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵，包括：

利用如下预设的计算公式表示所述校正矩阵Y与激光光斑质心矩阵C和输入激光脉冲矩阵P的转换关系：

Y＝C^-1×P。

在一些实施例中，还包括：

根据所述校正矩阵得到校正文件，通过所述校正文件对所述条纹管成像激光雷达采集的条纹图像进行校正。

在一些实施例中，经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，包括：

输入激光脉冲信号经光学镜头聚焦，通过光学镜组将输入激光脉冲信号汇聚至条纹管光阴极；

入射条纹管激光脉冲信号经条纹管光阴极诱导产生光电子，通过条纹管光阴极将光信号转换为电信号；

光阴极输出光电子经条纹管栅极聚极加速聚焦产生光电子束，通过条纹管控制光电子会聚加速成束；

聚极输出光电子束经条纹管偏转电极扫描偏转至荧光屏，通过偏转电场控制光电子离开偏转电场位置随入射时间的线性空间偏转，光电子偏转射出电场后发射至条纹管荧光屏成像；

条纹管荧光屏像经微通道板成像增强，通过微通道板作为像增强器将条纹管输出荧光屏电子成像进行信号增强；

像增强器输出像经光纤锥耦合至CCD相机采集成像，通过光纤锥将增强后电子图像由光纤锥耦合至CCD相机传感阵列，由相机传感器采集后输出二维条纹条纹图像。

本发明实施例还提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正装置，包括：

成像单元，配置为经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；

提取单元，配置为通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；

转换单元，配置为基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；

确定单元，配置为根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的方法。

相对于现有技术，本发明至少具有以下技术效果：

本发明通过对激光脉冲进行触发时间和发射空间角的二维线性控制，建立了二维激光脉冲矩阵作为校正光源装备，输入激光脉冲进行条纹管探测器成像后，对输出条纹图像进行预处理及质心特征点提取，获得激光脉冲光斑区域质心坐标，成像并处理遍历激光脉冲矩阵各脉冲后输出光斑质心坐标矩阵，矩阵运算后得到条纹图像标定矩阵，可实现条纹管成像激光雷达图像坐标的快速标定，提升系统测量性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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为本发明一个实施例所述纹管成像激光雷达图像坐标校正流程示意图；

图2为本发明一个实施例所述条纹管成像结构示意图；

图3为本发明一个实施例所述条纹管成像激光雷达条纹图像成像示意图；

图4为本发明一个实施例所述纹管成像激光雷达校正装备模块示意图；

图5为本发明一个实施例所述条纹管成像激光雷达校正激光脉冲矩阵和光斑质心坐标矩阵示意图。

图6为本发明一个实施例所述电子设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

本申请实施例提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法。所述一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。

请参阅图1，为本发明一个实施例所述条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法流程示意图，在本实施例中，所述条纹管成像激光雷达图像校正方法包括如下步骤：

S1.通过条纹管探测器获取输入激光脉冲条纹图像

本发明实施例中，所述激光脉冲的条纹图像为条纹管探测器生成的二维灰度图像，其中该条纹图像成像内容包括输入激光脉冲成像后对应光斑图像区域和背景像素区域；二维图像横纵坐标分别表征回波输入激光脉冲的接收时间信息和空间角度信息。

具体地，激光脉冲信号由条纹管探测器成像至条纹图像过程请参阅图2，所述信号转换过程，包括：

C1.输入激光脉冲信号经光学镜头21聚焦，通过光学镜组将输入激光光信号汇聚至条纹管22的光阴极。

C2.入射条纹管22激光光信号经条纹管光阴极诱导产生光电子，通过光阴极将光信号转换为电子信号。

C3.光阴极输出光电子经条纹管栅极聚极加速聚焦产生光电子束，通过条纹管控制光电子会聚加速成束。

C4.聚极输出光电子束经条纹管偏转电极扫描偏转至荧光屏，通过偏转电场控制光电子离开偏转电场位置随入射时间的线性空间偏转，光电子偏转射出电场后发射至条纹管荧光屏成像。

C5.条纹管荧光屏像经微通道板23成像增强，通过微通道板23作为像增强器将条纹管输出荧光屏电子成像进行信号增强。

C6.像增强器输出像经光纤锥耦合至CCD相机24采集成像，通过光纤锥将增强后电子图像由光纤锥耦合至CCD相机24传感阵列，由相机传感器采集后输出二维条纹条纹图像。

具体地，二维条纹图像成像内容与坐标信息请参阅图3，所述条纹图像信息，包括：

Z1.激光脉冲信号光斑区域，所述激光脉冲信号光斑区域为具有较高灰度值的亮斑像素区域，光斑灰度分布可通过调节激光脉冲能量和条纹管探测参数进行改变；光斑区域形状由输入激光脉冲光束质量以及条纹管探测器成像性能有关，实际采集光斑形状为圆形、椭圆形或线形光斑。

Z2.背景像素区域，所述背景像素区域为具有较低灰度值的像素区域，由于采集环境噪声光信号和探测器成像噪声影响，背景像素区域可能存在噪声像素点，可通过调整激光脉冲和条纹管探测器参数提高条纹图像信噪比。

A1.光斑空间发散角坐标轴，所述空间发散角坐标轴为条纹图像纵向坐标轴，条纹图像中纵向像素行坐标表征回波激光信号的空间角信息；条纹图像纵向行像素总数表征回波激光信号空间角度的测量动态范围。

A2.光斑延时时间坐标轴，所述延时时间坐标轴为条纹图像横向坐标轴，条纹图像中横向像素列坐标表征回波激光信号的延时信息；条纹图像横向列像素总数表征回波激光信号延时时间的测量动态范围。

S2.通过3*3高斯滤波对采集得条纹图像进行滤波处理

本发明实施例中，采集得条纹图像中存在噪声干扰，通过所述高斯滤波模板对条纹图像各像素进行卷积滤波，消除采集过程中引入的图像噪点；

详细地，所述3*3高斯滤波利用以下预设矩阵公式卷积运算：

G＝I*T_Gaussian

其中I为采集得条纹图像，T_Gaussian为3*3高斯滤波矩阵，G为滤波后输出图像。

S3.通过阈值分割对滤波后条纹图像进行亮斑区域分割

本发明实施例中，所述条纹图像中亮斑区域和背景像素区域的灰度差，通过设置灰度阈值，将所述滤波后图像中大于灰度阈值的像素点作为亮斑区域保留；将所述滤波后图像小于灰度阈值的像素点作为背景像素，并将背景区域像素灰度置0：

详细地，所述阈值分割利用以下预设运算公式进行图像区域分割：

其中g(x,y)滤波后条纹图像坐标(x,y)坐标处像素灰度值，thre_gray为灰度阈值，f(x,y)阈值分割后条纹为阈值分割后条纹图像。

S4.通过形态学处理对阈值分割后条纹图像进行区域选择

本发明实施例中，所述条纹图像经过滤波和阈值分割后仍存在部分亮点噪声，通过形态学处理将非亮斑区域内亮点像素进行删除，改善分割后亮斑区域形态分布，提高质心提取运算准确度。

S5.通过灰度加权求和对提取条纹图像光斑区域质心坐标

本发明实施例中，所述条纹图像光斑区域的质心特征点坐标表征输入激光脉冲信号的空间角分布信息和延时信息，通过提取亚像素质心坐标以对应输入激光脉冲相关信息，所述计算包括：

利用如下的预设的质心公式计算预处理后条纹图像中光斑区域质心坐标：

其中

为光斑提取质心特征点坐标，(x,y)为条纹图像像素坐标，h(x,y)为形态学处理后条纹图像中坐标为(x,y)的像素灰度值，Ω为预处理后条纹图像中光斑区域图像。

S6.根据光斑质心矩阵运算得校正矩阵

本发明实施例中，所述输入激光脉冲矩阵中各脉冲的空间角分布和延时信息已知，分别提取各脉冲信号光斑质心特征点坐标后建立光斑质心矩阵，并通过矩阵运算得到条纹图像校正矩阵，根据所述校正矩阵实现条纹管成像激光雷达图像坐标的标定，所述运算，包括：

利用如下预设的矩阵公式描述所述输入激光脉冲空间角-延时矩阵：

其中p(θ_m,t_n)为空间角-延时坐标为(θ_m,t_n)时输入激光脉冲,m为校正激光脉冲矩阵空间角调整次数，n为校正激光矩阵延时调整次数；

利用如下的预设的矩阵公式描述预处理后条纹图像光斑质心矩阵：

其中

为坐标为(θ_m,t_n)时输入激光脉冲光斑区域质心坐标；

利用如下的预设的计算公式所述校正矩阵与输出条纹图像光斑质心矩阵和输入激光脉冲矩阵转换关系：

Y＝C^-1×P

其中Y为运算得条纹图像校正矩阵，C^-1为光斑质心坐标逆矩阵。

根据所述校正矩阵得到校正文件，通过所述校正文件对所述条纹管成像激光雷达采集的条纹图像进行校正。

本发明实施例中，通过条纹管探测器采集输入激光脉冲的条纹光斑图像，并对所述条纹图像进行滤波降噪，阈值分割及形态学区域选择预处理后得到条纹图像中光斑区域，去除条纹图像背景像素与噪声像素，对所述条纹图像区域像素灰度加权求和后得到质心特征点坐标，经过质心提取运算后，光斑区域质心坐标可以准确反映输入激光脉冲的空间角信息和延时信息。根据所述质心特征点坐标矩阵和输入激光脉冲空间角-延时坐标矩阵转换得到条纹图像校正矩阵，所述校正矩阵用于采集条纹图像的坐标校正，保证条纹图像坐标准确度，因此本发明提出的一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法可以解决条纹管成像激光雷达中因光学元件非理想成像、电子光学像差、探测器器件耦合以及成像器件传递函数造成的条纹图像坐标误差，提高条纹管成像激光雷达测量精度。

请参阅图4，是本发明公开实施提供的一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正装置的功能模块图，本发明所述一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正装备包括光源控制装置模块100和条纹管探测器模块200；所述光源控制装置模块100中包括激光脉冲能量调整模块101、激光脉冲空间角控制模块102、激光脉冲延时控制模块103和激光脉冲发射模块104；所述条纹管探测器模块200包括光学镜头模块201、条纹管成像模块202、微通道板像增强模块203、相机耦合与采集模块204。本发明中所述模块包括相应控制装置和电子设备处理器所能执行的计算机程序，其存储在电子设备的存储器中，控制装备与计算机程序之间通过总线进行连接通信。

本发明实施例中，所述一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正光源控制装置模块100，各模块的功能如下：

所述激光脉冲光束调整模块101，所述模块能够通过总线由程序指令进行激光光源输出激光脉冲能量与重复频率的调整设置，需根据条纹管探测器激光信号成像质量进行所述参数设定。

所述激光脉冲空间角控制模块102，所述激光脉冲空间角控制模块模块为能够实现激光光源高精度三维空间位置调整的高精度三维平移台装备以及相应驱动器和计算机控制程序，用于控制激光光源输出激光脉冲的空间角线性变化，在延时控制模块相同延时输出下，使输出激光脉冲空间角度线性变化，改变条纹图像中光斑纵向位置。

所述激光脉冲延时控制模块103，所述激光脉冲延时控制模块为能够实现ns级高精度延时信号输出的延时发生器，用于控制激光光源输出激光脉冲的延时线性变化，在空间角控制模块空间角度设置下，使输出激光脉冲延时线性变化，改变条纹图像中光斑横向位置。

所述激光脉冲发射模块104，所述激光脉冲发射模块指亚纳秒脉冲激光器与相关驱动元件，能够通过执行计算机程序指令对亚纳秒激光驱动模块触发方式、输出脉冲宽度和能量进行设置，能够以外触发模式稳定输出一定重频的ns级脉宽激光脉冲，触发信号与出射激光脉冲信号具有稳定固有延时，用于输出校正所述激光脉冲信号。

本发明实施例中，所述一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正条纹管探测器模块200，各模块的功能如下：

所述光学镜组模块201，所述光学镜组包含滤波反射镜、衰减镜片、会聚透镜以及光阑等光学元件，利用所述光学镜组对探测器输入光信号进行会聚，减少环境杂散光干扰。

所述条纹管成像模块202，所述条纹管成像模块包括光电阴极、加速电极、聚焦电极、偏转电极、荧光屏和各电极高压分压模块，各电极尺寸、空间分布和电场电压等参数决定了条纹管成像特性，电极高压分压模块用于提供各电极工作电压信号。所述偏转电场的偏转电压通过线性扫描模块控制，线性扫描模块用于产生输出随时间线性变化的电压信号，条纹管偏转电场的偏转特性主要由线性偏转电压的线性度和上升速度决定。

所述微通道板像增强模块203，所述像增强模块包括微通道板与微通道板电极高压分压模块，用于条纹管荧光屏电子信号放大增强。

所述相机耦合与采集模块204，所述相机耦合与采集模块包括光纤光锥、CCD相机和相机采集控制单元，具体地，所述光纤光锥用于像增强器输出和相机传感阵列耦合，改善CCD成像像质；所述CCD相机和相机采集控制单元用于条纹图像的采集和输出。

详细地，所述相机采集控制单元是指可对相机工作参数以及图像采集参数进行配置更改的计算机程序、驱动器或者具有相机采集控制功能的处理器、机箱板卡和数字处理芯片，进一步地，所述相机采集控制单元可通过各种接口和线路与CCD相机连接，根据相机采集协议进行图像数据的采集、寄存和输出条纹图像数据。

请参阅图5，本发明实施例中提供的一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正激光脉冲矩阵和光斑质心矩阵示意图，包括：

校正激光脉冲矩阵，所述校正激光脉冲矩阵为m*n激光脉冲矩阵，矩阵元素为具有不同时间空间信息的激光脉冲，由所述光源控制装置模块线性调整激光光源输出激光脉冲的延时时间和发射空间角，依次得到所述矩阵中m*n个激光脉冲，所述各激光脉冲输入至条纹管探测模块后得到相应光斑条纹图像。

光斑质心矩阵，所述光斑质心矩阵为m*n质心坐标矩阵，矩阵元素为各校正激光脉冲相应条纹图像中光斑质心坐标，参考图1中条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法对条纹图像处理后提取得m*n激光脉冲光斑质心坐标。

本发明实施例还提供一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正装置，包括：

成像单元，配置为经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；

提取单元，配置为通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；

转换单元，配置为基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；

确定单元，配置为根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

本发明实施例中还提供了一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法的电子设备，所述电子设备可以包括处理器、存储器、通信接口和总线，还可以包括所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序或算法指令，可实现条纹图像的存储、处理、校正等方法。

其中，所述存储器至少包括一种类型的可读存储介质，所述存储器可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出图像数据。

所述处理器在一些实施例中可以由集成电路组成，处理器是所述电子设备的控制核心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器内的条纹图像处理和校正程序或者模块，以及调用存储在所述存储器内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。

所述通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口，通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。

所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器以及至少一个处理器等之间的连接通信。

例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。

应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。

所述电子设备中的所述存储器存储的一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法程序是多个指令的组合，在所述处理中运行时，可以实现可实现条纹图像的存储、处理、校正等方法。具体地，所述处理器对上述指令的具体实现方法可参考图1对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。

进一步地，所述电子设备集成的模块/单元如果以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存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现可实现条纹图像的存储、处理、校正等方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所涉及的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

如图6所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储装置608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有自动清洁设备操作所需的各种程序和数据。处理装置601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

通常，以下装置可以连接至I/O接口605：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置606；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置607；包括例如硬盘等的存储装置608；以及通信装置609。通信装置609可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、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，该模块、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，两个接连地表示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操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。

最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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)

1.一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正方法，其特征在于，所述方法包括：

经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；

通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；

基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；

根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标，包括：

通过3*3的高斯滤波矩阵对所述条纹图像进行滤波处理，以减小因采集图像中噪声对光斑质心提取的干扰；

通过设置灰度阈值对所述条纹图像进行阈值分割，以区分条纹区域背景像素和光斑区域像素，提取所述条纹图像中光斑区域后进行光斑区域质心提取；

通过对所述条纹图像的灰度值加权像素坐标后，分别进行灰度和计算以及加权灰度和计算，两者相除后得到激光光斑质心坐标。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述通过对所述条纹图像的灰度值加权像素坐标后，分别进行灰度和计算以及加权灰度和计算，两者相除后得到激光光斑质心坐标，包括：

利用如下的预设的质心公式计算后得到激光光斑质心坐标：

其中

为光斑提取质心特征点坐标，(x,y)为条纹图像像素坐标，f(x,y)为条纹图像中坐标为(x,y)的像素灰度值，Ω为预处理后条纹图像中光斑区域图像。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵，包括：

基于激光光斑质心坐标，利用如下预设的矩阵公式表示预处理后的激光光斑质心矩阵：

其中Θ为输入激光脉冲的空间角坐标，T为输入激光脉冲的延时坐标，

为坐标为(θ,t)时输入激光脉冲光斑区域质心坐标；

基于所述激光光斑质心矩阵，利用如下预设的矩阵公式表示所述输入激光脉冲矩阵：

其中p(θ,t)为坐标为(θ,t)时输入激光脉冲。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵，包括：

利用如下预设的计算公式表示所述校正矩阵Y与激光光斑质心矩阵C和输入激光脉冲矩阵P的转换关系：

Y＝C^-1×P。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：

根据所述校正矩阵得到校正文件，通过所述校正文件对所述条纹管成像激光雷达采集的条纹图像进行校正。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，包括：

输入激光脉冲信号经光学镜头聚焦，通过光学镜组将输入激光脉冲信号汇聚至条纹管光阴极；

入射条纹管激光脉冲信号经条纹管光阴极诱导产生光电子，通过条纹管光阴极将光信号转换为电信号；

光阴极输出光电子经条纹管栅极聚极加速聚焦产生光电子束，通过条纹管控制光电子会聚加速成束；

聚极输出光电子束经条纹管偏转电极扫描偏转至荧光屏，通过偏转电场控制光电子离开偏转电场位置随入射时间的线性空间偏转，光电子偏转射出电场后发射至条纹管荧光屏成像；

条纹管荧光屏像经微通道板成像增强，通过微通道板作为像增强器将条纹管输出荧光屏电子成像进行信号增强；

像增强器输出像经光纤锥耦合至CCD相机采集成像，通过光纤锥将增强后电子图像由光纤锥耦合至CCD相机传感阵列，由相机传感器采集后输出二维条纹条纹图像。

8.一种条纹管成像激光雷达图像坐标校正装置，其特征在于，包括：

成像单元，配置为经激光脉冲矩阵控制单元输出的激光脉冲依次经过光学镜头、条纹管光阴极、条纹管聚极栅极阳极、条纹管偏转电场、像增强器和CCD探测器后成像，形成二维条纹图像，其中，所述条纹图像中包括激光光斑；

提取单元，配置为通过对所述条纹图像进行滤波降噪及阈值分割的预处理后提取所述激光光斑质心坐标；

转换单元，配置为基于所述激光光斑质心坐标得到输入激光脉冲矩阵以及激光光斑质心矩阵；

确定单元，配置为根据所述输入激光脉冲矩阵及所述激光光斑质心矩阵运算得到条纹图像校正矩阵。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

Images