CN115685242B - 一种探测激光延时反馈的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种探测激光延时反馈的控制系统。所述系统包括：激光组件、成像组件、延时发生器和处理器。本申请通过成像组件能够采集到条纹图像，通过处理器对条纹图像中光斑区域进行数据分析和统计，获取条纹图像中光斑质心的位置信息，进而获得多个动态延时参数的参数值；利用多个动态延时参数的参数值对延时发生器进行设置；延时发生器基于设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件采集探测激光的条纹图像，从而进行激光动态延时反馈调节。提高了探测激光时序准确性，提高了条纹图像的成像质量，进而提高了测绘准确性与测量效率。
Description
技术领域
本申请涉及条纹管成像激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种探测激光延时反馈的控制系统。
背景技术
条纹管成像激光雷达(英文全称Streak Tube Imaging Lidar，简称STIL)，是一种闪烁式非扫描激光雷达系统。该系统的探测辐射源具有高重频、大能量的激光器，该激光器具有测量距离远、抗干扰能力强以及隐蔽性强等优点。条纹管成像激光雷达非常适合应用于飞行器中，在地形探测及目标搜寻过程中，通过扫帚式扫描机制进行线型探测激光输出，通过激光束往复摆动实现对待测目标的逐列扫描，配合飞行平台移动，实现对待测区域的高效宽幅测绘。
条纹管成像激光雷达中激光器以脉冲触发方式工作，激光触发信号的延时和频率需配合系统探测距离、飞行平台飞行速度以及回波信号接收系统进行调整。由于条纹管成像激光雷达中条纹管探测器的偏转电场存在成像畸变，需调节条纹管探测器的采集时序以配合激光触发脉冲，由于系统在实际飞行测量时由于待测目标高度距离以及激光束扫描角度不同，且降低飞行平台的能耗，需要根据回波信号的成像位置对条纹管探测器的延时开启时间进行动态调节。
目前，对条纹管探测器的延时开启时间的调节主要由操作员根据经验进行调整，控制复杂度较高，难度较大，精度低。
因此，本申请提供了一种探测激光延时反馈的控制系统，以解决上述技术问题之一。
发明内容
本申请的目的在于提供一种探测激光延时反馈的控制系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
根据本申请的具体实施方式，第一方面，本申请提供一种探测激光延时反馈的控制系统，包括：
激光组件，配置为对外发射探测激光；
成像组件，配置为采集条纹图像，其中，所述条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息；
延时发生器，分别与所述激光组件和所述成像组件通信连接，配置为：基于多个激光控制参数的参数值控制所述激光组件发射探测激光，且基于处理器设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件采集探测激光的条纹图像，其中，所述多个激光控制参数至少包括所述激光组件发射探测激光的扫描频率参数；
处理器，与所述成像组件通信连接，配置为：当空闲等待状态信号转变为有效值时，在预设定位时间段内，通过所述成像组件分别获取连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序；基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量；基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值；当空闲等待状态信号转变为无效值时，基于所述多个动态延时参数的参数值设置所述延时发生器，其中，所述多个动态延时参数的参数值是指相对于所述激光组件发射探测激光的触发时间点延后控制所述成像组件开启的多个参数值，所述触发时间点是指基于所述激光组件的扫描频率参数的参数值设定的周期发射探测激光的时间点，所述多个动态延时参数至少包括探测激光的延时偏移量参数。
根据本申请的具体实施方式，第二方面，本申请提供一种目标条纹图像中光斑位置的获得方法，包括：
并行获取目标条纹图像，其中，所述目标条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息目标条纹图像；
基于图像划分参数的预设分块参数值对所述目标条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像，其中，预设分块参数值为正整数；
对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值；
在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素；
对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数；
基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
根据本申请的具体实施方式，第三方面，本申请提供一种探测激光延时反馈的控制装置，包括：
图像获取单元，用于并行获取目标条纹图像，其中，所述目标条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息目标条纹图像；
区域划分单元，用于基于图像划分参数的预设分块参数值对所述目标条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像，其中，预设分块参数值为正整数；
编号确定单元，用于对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值；
有效确定单元，用于在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素；
总数获得单元，用于对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数；
位置获得单元，用于基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
本申请实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
本申请提供了一种探测激光延时反馈的控制系统。所述系统包括：激光组件、成像组件、延时发生器和处理器。本申请通过成像组件能够采集到条纹图像，所述条纹图像中包括探测激光回波信号的强度信息和高精度时间信息；通过处理器对条纹图像中光斑区域进行数据分析和统计，获取条纹图像中光斑质心的位置信息，进而获得多个动态延时参数的参数值；利用多个动态延时参数的参数值对延时发生器进行设置；延时发生器基于设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件采集探测激光的条纹图像，从而进行激光动态延时反馈调节。本申请利用处理器中可编程逻辑器件，采用并行流水线的处理方式，对条纹图像的光斑质心的位置进行实时分析和统计，将条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量转换为探测激光的延时偏移量后反馈至延时发生器，提高了探测激光时序准确性，提高了条纹图像的成像质量，进而提高了测绘准确性与测量效率。同时，本申请通过空闲等待状态信号分别控制处理器对条纹图像的处理或对各个激光控制参数的参数值和/或多个动态延时参数的参数值的设置，从而保证了延时反馈的数据同步，保证了所采集的条纹图像能够准确的反映被探测物体的真实信息，避免信息混乱造成对被探测物体的感知错误。
附图说明
图1示出了根据本申请实施例的探测激光延时反馈的控制系统的结构示意图；
图2示出了根据本申请实施例的探测激光延时反馈的控制系统的控制过程示意图；
图3示出了本申请实施例的条纹图像；
图4示出了本申请实施例的16个区域图像
图5示出了根据本公开实施例的目标条纹图像中光斑位置的获得方法的流程图；
图6示出了根据本公开实施例的目标条纹图像中光斑位置的获得装置的单元框图；
附图标记说明
1-激光组件，2-成像组件，3-延时发生器，4-处理器。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请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。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些描述不应限于这些术语。这些术语仅用来将描述区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
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。
特别需要说明的是，在说明书中存在的符号和/或数字，如果在附图说明中未被标记的，均不是附图标记。
下面结合附图详细说明本申请的可选实施例。
实施例1
对本申请提供的实施例，即一种探测激光延时反馈的控制系统的实施例。
下面结合附图对本申请实施例进行详细说明。
如图1和图2所示，本申请提供了一种探测激光延时反馈的控制系统，包括：激光组件1、成像组件2、延时发生器3和处理器4。例如，本申请的控制系统应用于飞行平台。
激光组件1包括：激光器、光束整形模块和扫描反射控制模块。激光组件1，配置为对外发射探测激光。
激光器由脉冲信号触发后输出探测激光。探测激光经过光束整形模块整形后生成线形的扫描激光束，激光束通过扫描反射控制模块经大气介质传输至物体表面形成回波信号。
成像组件2包括：光学镜头、条纹管探测器和高速相机。成像组件2，配置为采集条纹图像。
其中，如图3所示，所述条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息。
二维灰度图像是由黑色调表示物体的二维图像，即图像以黑色为基准色，以不同的饱和度的黑色来显示的图像。二维灰度图像中的每个像素均具有一个灰度值。
成像组件2通过光学镜头接收探测激光回波信号，由条纹管探测器进行光电转换，将光信号转换为磷光屏电子图像信号。由延时发生器3控制条纹管探测器的时序，由电源控制条纹图像输出的触发信号，并配合电压信号对条纹管探测器进行成像调整。高速相机由条纹管探测器配合，实现成像耦合后，根据CXP 1.0/1.1及以上图像采集协议输出条纹图像。
延时发生器3，分别与所述激光组件1和所述成像组件2通信连接，配置为：基于多个激光控制参数的参数值控制所述激光组件1发射探测激光，且基于处理器4设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件2采集探测激光的条纹图像。例如，如图2所示，第一控制信号用于控制所述激光组件1发射探测激光；第二控制信号用于控制所述成像组件2采集探测激光的条纹图像。
多个激光控制参数的参数值均由延时发生器3进行设置。其中，所述多个激光控制参数至少包括所述激光组件1发射探测激光的扫描频率参数。此外，还包括所述脉冲信号的延时和脉宽。
处理器4，与所述成像组件2通信连接，配置为：当空闲等待状态信号转变为有效值时，在预设定位时间段内，通过所述成像组件2分别获取连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序；基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量；基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值；当空闲等待状态信号转变为无效值时，基于所述多个动态延时参数的参数值设置所述延时发生器3。
本申请所述像素位置，是指像素在条纹图像中的排列顺序位置。例如，如果条纹图像的图像分辨率为500×1024，则在条纹图像第1行最左边的第1个像素的像素位置为零，在条纹图像第1行的第1个像素右边的第2个像素的像素位置为1，在条纹图像第1行的第2个像素右边的第3个像素的像素位置为2，以此类推，在条纹图像第1行最右边的第1024个像素的像素位置为1023；在条纹图像第2行最左边的第1个像素的像素位置为1024，在条纹图像第2行的第1个像素右边的第2个像素的像素位置为1025，以此类推。
所述像素位置偏移量，是指以条纹图像的预设参照像素位置为基础，光斑质心的像素位置与预设参照像素位置的相对位置差。
本申请实施例中，处理器4或上位机基于多个动态延时参数的参数值对延时发生器3进行设置具有最高优先级。在一些具体实施例中，所述处理器4还配置为：当确定状态设置参数的参数值为有效值后，所述空闲等待状态信号转变为无效信号；在设置各个激光控制参数的参数值和/或多个动态延时参数的参数值后，响应于设置状态设置参数的参数值为无效值，所述空闲等待状态信号转变为有效信号。
当人为触发状态设置参数的参数值为有效值时，才能触发空闲等待状态信号转变为无效信号。
当空闲等待状态信号转变为无效信号后，处理器4只能够进行各种参数进行设置；当空闲等待状态信号转变为有效信号后，处理器4能够并行处理条纹图像。在预设定位时间段内，能够获得连续的多个条纹图像，表明在附近存在被探测的物体。被探测的物体使探测激光不断产生回波信号。本申请通过空闲等待状态信号控制对条纹图像的处理和对各个激光控制参数的参数值和/或多个动态延时参数的参数值的设置，从而保证了数据同步，保证了所采集的条纹图像能够准确的保存被探测物体真实信息，避免信息混乱造成对被探测物体的感知错误。
所述应条纹图像的时序是指应条纹图像的时间顺序。
其中，所述多个动态延时参数的参数值是指相对于所述激光组件1发射探测激光的触发时间点延后控制所述成像组件2开启的多个参数值，所述触发时间点是指基于所述激光组件1的扫描频率参数的参数值设定的周期发射探测激光的时间点。所述多个动态延时参数至少包括探测激光的延时偏移量参数。例如，多个动态延时参数包括：延时初始时间参数(即延时偏移量参数)、延时步进时间参数、延时步进次数参数、延时步进循环次数参数以及延时-像素标定参数。
例如，处理器4包括FPGA接口卡；FPGA接口卡通过CXP接口线缆与成像组件2中的高速相机通信连接，FPGA接口卡用于向高速相机发送控制信号，并接收高速相机采集的条纹图像；FPGA接口卡内配置RAM存储资源，用于缓存条纹图像；通过FPGA接口卡内可编程逻辑器件能够基于条纹图像获得多个动态延时参数的参数值。FPGA接口卡包括多个并行通信通道和多个并行的数据处理通道；FPGA接口卡在获得与成像组件的通信同步信息后利多个并行通信通道并行接收成像组件采集的条纹图像；再利用多个并行的数据处理通道对条纹图像分别进行并行的数据处理。利用FPGA接口卡中可编程逻辑器件，采用并行流水线的处理方式，对条纹图像的光斑质心的位置进行实时分析和统计，将条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量转换为探测激光的延时偏移量后反馈至延时发生器3，提高了探测激光时序准确性，提高了条纹图像的成像质量，进而提高了测绘准确性与测量效率。
处理器4获得多个动态延时参数的参数值后，将多个动态延时参数的参数值反馈至延时发生器3，由延时发生器3基于多个动态延时参数的参数值控制成像组件2配合激光组件1延后采集探测激光的条纹图像。
所述稳定的光斑质心是指光斑质心在条纹图像中的位置的变化在预设变化范围内。
在一些具体实施例中，所述多个条纹图像中包括当前条纹图像。可以理解为，当前条纹图像对应着当前时间点，当前时间点也就是是预设定位时间段中的最后一个时间点。
所述处理器4配置为所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量，包括：基于各个条纹图像的时序从排在第一位置的第一条纹图像中获得所述光斑质心的第一像素位置偏移量，且从所述当前条纹图像中获得所述光斑质心的第二像素位置偏移量；基于所述第一像素位置偏移量与所述第二像素位置偏移量获得像素误差值；当所述像素误差值的绝对值小于或等于预设像素误差阈值时，确定所述第二像素位置偏移量为所述光斑质心的像素位置偏移量。
本具体实施例所述稳定的光斑质心是指所述像素误差值的绝对值小于或等于预设像素误差阈值。
可以理解为，当在预设定位时间段内，如果第一个采集的条纹图像的光斑质心的第一像素位置偏移量，与最后一个采集的条纹图像的光斑质心的第二像素位置偏移量之间的误差小于或等于预设像素误差阈值，则确定当前光斑质心的像素位置偏移量是稳定的。
在一些具体实施例中，所述基于各个条纹图像的时序从排在第一位置的第一条纹图像中获得所述光斑质心的第一像素位置偏移量，且从所述当前条纹图像中获得所述光斑质心的第二像素位置偏移量，包括：基于各个条纹图像的时序确定排在第一位置的第一条纹图像或所述当前条纹图像；基于图像划分参数的预设分块参数值对所述第一条纹图像或所述当前条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像。
其中，预设分块参数值为正整数；对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值；在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素；对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数；基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述光斑质心的像素位置偏移量。
可选的，图像划分参数的预设分块参数值为16，也就是将条纹图像划分成16个顺序排列的竖条形的区域图像，如图4所示。如果预设分块参数值为8，则获得的多个动态延时参数的参数值的精度比较低；如果预设分块参数值为32，则获得的多个动态延时参数的参数值的数据处理量较大，影响数据处理的效率和平台的灵敏性。而预设分块参数值为16，则能够保证数据处理的效率和平台的灵敏性。
当预设分块参数值为16时，区域流水号为1～16。图像参数包括条纹图像的图像分辨率参数；例如，如果条纹图像的图像分辨率为500×1024，则16个区域图像的图像分辨率为500×64。
可选的，预设有效灰度阈值为8。以下是图4的16个区域图像中光斑的有效像素总数：
| 区域流水号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 有效像素总数 | 1 | 6 | 8 | 8 | 13 | 7 | 1778 | 497 | 5211 | 18 | 20 | 21 | 36 | 40 | 36 | 34 |
其中，区域流水号为9的区域图像的有效像素总数为5211，是16个区域图像中最大有效像素总数，因此，目标区域图像为区域流水号为9的区域图像。可以理解为，条纹图像的光斑质心的像素位置偏移量位于目标区域图像中。
本具体实施例提供了一种方法，第一条纹图像或当前条纹图像均能够分别获得第一像素位置偏移量或第二像素位置偏移量。
在一些具体实施例中，所述处理器4配置为所述基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值，包括：当反馈标志参数的参数值转变为有效值后，基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值。
反馈标志参数的参数值转变为有效值时，表征能够获得多个动态延时参数的参数值，并将所述多个动态延时参数的参数值反馈至所述延时发生器3。在一些具体实施例中，所述处理器4还配置为：在所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量之后，设置反馈标志参数的参数值为有效值。
本申请通过反馈标志参数控制是否需要调整多个动态延时参数的参数值。当反馈标志参数的参数值为无效值时，处理器4跳过调整多个动态延时参数的参数值的步骤，从而减少数据处理时间，提高数据处理效率。
在一些具体实施例中，所述处理器4还配置为：在所述在预设定位时间段内通过所述成像组件2分别获取连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序之后，设置步进运算标志参数的参数值为有效值，以便当所述步进运算标志参数的参数值为有效值时，执行所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量的操作。
所述步进运算标志参数的参数值为有效值，表征能够对光斑质心的像素位置偏移量进行稳定性判断。如果步进运算标志参数的参数值为无效值时，则不能对光斑质心的像素位置偏移量进行稳定性判断。可以理解为，只有获得连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序后，才能对光斑质心的像素位置偏移量进行稳定性判断。本申请通过步进运算标志参数保证多个条纹图像对于获得多个动态延时参数的参数值的有效性。
本申请通过成像组件2能够采集到条纹图像，所述条纹图像中包括探测激光回波信号的强度信息和高精度时间信息；通过处理器4对条纹图像中光斑区域进行数据分析和统计，获取条纹图像中光斑质心的位置信息，进而获得多个动态延时参数的参数值；利用多个动态延时参数的参数值对延时发生器3进行设置；延时发生器3基于设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件2采集探测激光的条纹图像，从而进行激光动态延时反馈调节。本申请利用处理器4中可编程逻辑器件，采用并行流水线的处理方式，对条纹图像的光斑质心的位置进行实时分析和统计，将条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量转换为探测激光的延时偏移量后反馈至延时发生器3，提高了探测激光时序准确性，提高了条纹图像的成像质量，进而提高了测绘准确性与测量效率。同时，本申请通过空闲等待状态信号分别控制处理器4对条纹图像的处理或对各个激光控制参数的参数值和/或多个动态延时参数的参数值的设置，从而保证了延时反馈的数据同步，保证了所采集的条纹图像能够准确的反映被探测物体的真实信息，避免信息混乱造成对被探测物体的感知错误。
实施例2
由于本申请实施例是基于上述实施例进行进一步优化，基于相同系统组成以及相同名称含义的解释与上述实施例相同，此处不再赘述。
所述处理器4配置为所述基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值；利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
本申请实施例首先通过分析区域图像确定目标条纹图像中光斑质心值，然后通过对光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。分析区域图像有效降低了图像分析的复杂度，保证了数据处理的效率。
实施例3
由于本申请实施例是基于上述实施例进行进一步优化，基于相同系统组成以及相同名称含义的解释与上述实施例相同，此处不再赘述。
所述处理器4配置为所述基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值，包括以下公式：
其中，i表示一区域图像的区域流水号，zone_cen表示光斑质心值，zone_cnti表示一区域图像的有效像素总数，N等于预设分块参数值。
例如，zone_cnti×i为加权值，以下是基于图4的16个区域图像中获得目标条纹图像的光斑质心值：
其中，区域流水号为9的区域图像的有效像素总数为5211，是16个区域图像中最大有效像素总数，因此，目标区域图像为区域流水号为9的区域图像。可以理解为，条纹图像的光斑质心的像素位置偏移量位于目标区域图像中。
实施例4
由于本申请实施例是基于上述实施例进行进一步优化，基于相同系统组成以及相同名称含义的解释与上述实施例相同，此处不再赘述。
所述图像参数的预设参数值包括目标条纹图像分辨率的图像长度值。例如，将目标条纹图像分成16个顺序排列的竖条形的区域图像，如果目标条纹图像的图像分辨率为500×1024，目标条纹图像分辨率的图像长度值为1024。
相应地，所述处理器4配置为所述利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：计算所述光斑质心值减一，获得中间值；计算所述图像长度值与预设分块参数值的商，获得区域长度值；计算所述中间值与所述区域长度值的积，获得所述目标区域图像中光斑质心的质心像素位置；以所述目标条纹图像的预设参照像素位置为基础，分析所述质心像素位置的相对位置差，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
所述目标条纹图像的预设参照像素位置可以是目标条纹图像中的任意一个像素位置，本申请不做限定。
例如，继续上述实施例3中的例子，光斑质心值约等于8.57，则中间值＝8.57-1＝7.57；如果目标条纹图像分辨率的图像长度值为1024，区域长度值＝1024/16＝64；质心像素位置＝7.57×64＝484；484像素位置即为所述目标区域图像中光斑质心的质心像素位置；如果将预设参照像素位置设置在目标条纹图像的中心像素位置，即512像素位置，与484像素位置相减后，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，即28像素。
实施例5
对本申请还提供的实施例，即一种目标条纹图像中光斑位置的获得方法的实施例。由于本申请实施例是与上述实施例具有相同或相近的方法步骤，基于相同的名称含义的解释与如上实施例相同，具有与如上实施例相同的技术效果，此处不再赘述。
下面结合图5对本申请实施例进行详细说明。
步骤S501，并行获取目标条纹图像。
其中，所述目标条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息目标条纹图像。
二维灰度图像是由黑色调表示物体的二维图像，即图像以黑色为基准色，以不同的饱和度的黑色来显示的图像。二维灰度图像中的每个像素均具有一个灰度值。
例如，处理器4包括FPGA接口卡；FPGA接口卡包括4个并行通信通道和8个并行的数据处理通道；FPGA接口卡中4个并行通信通道能够并行接收成像组件采集的目标条纹图像；通过8个并行的数据处理通道能够对目标条纹图像中的各个区域图像分别进行并行的数据处理，从而提高了对目标条纹图像的数据处理效率。
二维灰度图像是由黑色调表示物体的二维图像，即图像以黑色为基准色，以不同的饱和度的黑色来显示的图像。
步骤S502，基于图像划分参数的预设分块参数值对所述目标条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像，其中，预设分块参数值为正整数。
步骤S503，对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值。
步骤S504，在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素。
步骤S505，对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数。
步骤S506，基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
可选的，所述基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：
步骤S506-1，基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值；
步骤S506-2，利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
可选的，所述基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值，包括以下公式：
其中，i表示一区域图像的区域流水号，zone_cen表示光斑质心值，zone_cnti表示一区域图像的有效像素总数，N等于预设分块参数值。
可选的，所述图像参数的预设参数值包括目标条纹图像分辨率的图像长度值；
相应地，所述利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：
步骤S506-2-1，计算所述光斑质心值减一，获得中间值；
步骤S506-2-2，计算所述图像长度值与预设分块参数值的商，获得区域长度值；
步骤S506-2-3，计算所述中间值与所述区域长度值的积，获得所述目标区域图像中光斑质心的质心像素位置；
步骤S506-2-4，以所述目标条纹图像的预设参照像素位置为基础，分析所述质心像素位置的相对位置差，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
本申请实施例利用并行流水线的处理方式，将条纹图像划分成多个区域图像，对区域图像中有效像素进行分析和归集，进而通过区域图像中有效像素的分析信息和归集信息确定条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。将具有复杂信息的目标条纹图像分割成多个小的区域图像，针对各个区域图像进行数据处理，有效降低了数据处理的复杂度，提高了数据处理的效率和灵活性。
实施例6
本公开还提供了与上述实施例5承接的装置实施例，用于实现如上实施例所述的方法步骤，基于相同的名称含义的解释与如上实施例相同，具有与如上实施例相同的技术效果，此处不再赘述。
如图6所示，本申请提供一种目标条纹图像中光斑位置的获得装置600，包括：
图像获取单元601，用于并行获取目标条纹图像，其中，所述目标条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息目标条纹图像；
区域划分单元602，用于基于图像划分参数的预设分块参数值对所述目标条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像，其中，预设分块参数值为正整数；
编号确定单元603，用于对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值；
有效确定单元604，用于在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素；
总数获得单元605，用于对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数；
位置获得单元606，用于基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
可选的，所述位置获得单元，包括：
第一获得子单元，用于基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值；
第二获得子单元，用于利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
可选的，所述第一获得子单元，包括以下公式：
其中，i表示一区域图像的区域流水号，zone_cen表示光斑质心值，zone_cnti表示一区域图像的有效像素总数，N等于预设分块参数值。
可选的，所述图像参数的预设参数值包括目标条纹图像分辨率的图像长度值；
相应地，所述第二获得子单元，包括：
第三获得子单元，用于计算所述光斑质心值减一，获得中间值；
第四获得子单元，用于计算所述图像长度值与预设分块参数值的商，获得区域长度值；
第五获得子单元，用于计算所述中间值与所述区域长度值的积，获得所述目标区域图像中光斑质心的质心像素位置；
第六获得子单元，用于以所述目标条纹图像的预设参照像素位置为基础，分析所述质心像素位置的相对位置差，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
本申请实施例利用并行流水线的处理方式，将条纹图像划分成多个区域图像，对区域图像中有效像素进行分析和归集，进而通过区域图像中有效像素的分析信息和归集信息确定条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。将具有复杂信息的目标条纹图像分割成多个小的区域图像，针对各个区域图像进行数据处理，有效降低了数据处理的复杂度，提高了数据处理的效率和灵活性。
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申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种探测激光延时反馈的控制系统，其特征在于，包括：
激光组件，配置为对外发射探测激光；
成像组件，配置为采集条纹图像，其中，所述条纹图像是指具有光斑的二维灰度图像，所述光斑包括探测激光回波信号的强度信息和时间信息；
延时发生器，分别与所述激光组件和所述成像组件通信连接，配置为：基于多个激光控制参数的参数值控制所述激光组件发射探测激光，且基于处理器设置的多个动态延时参数的参数值控制所述成像组件采集探测激光的条纹图像，其中，所述多个激光控制参数至少包括所述激光组件发射探测激光的扫描频率参数；
处理器，与所述成像组件通信连接，配置为：当空闲等待状态信号转变为有效值时，在预设定位时间段内，通过所述成像组件分别获取连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序；基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量；基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值；当空闲等待状态信号转变为无效值时，基于所述多个动态延时参数的参数值设置所述延时发生器，其中，所述多个动态延时参数的参数值是指相对于所述激光组件发射探测激光的触发时间点延后控制所述成像组件开启的多个参数值，所述触发时间点是指基于所述激光组件的扫描频率参数的参数值设定的周期发射探测激光的时间点，所述多个动态延时参数至少包括探测激光的延时偏移量参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器配置为所述基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值，包括：
当反馈标志参数的参数值转变为有效值后，基于所述多个激光控制参数的参数值和所述光斑质心的像素位置偏移量获得多个动态延时参数的参数值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述多个条纹图像中包括当前条纹图像；
所述处理器配置为所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量，包括：
基于各个条纹图像的时序从排在第一位置的第一条纹图像中获得所述光斑质心的第一像素位置偏移量，且从所述当前条纹图像中获得所述光斑质心的第二像素位置偏移量；
基于所述第一像素位置偏移量与所述第二像素位置偏移量获得像素误差值；
当所述像素误差值的绝对值小于或等于预设像素误差阈值时，确定所述第二像素位置偏移量为所述光斑质心的像素位置偏移量。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述基于各个条纹图像的时序从排在第一位置的第一条纹图像中获得所述光斑质心的第一像素位置偏移量，且从所述当前条纹图像中获得所述光斑质心的第二像素位置偏移量，包括：
基于各个条纹图像的时序确定排在第一位置的第一条纹图像或所述当前条纹图像为目标条纹图像；
基于图像划分参数的预设分块参数值对所述目标条纹图像进行区域平均划分，获取顺序排列的竖条形的多个区域图像，其中，预设分块参数值为正整数；
对所述多个区域图像进行流水编号，确定每个区域图像的区域流水号，其中，所述区域流水号的范围为1～预设分块参数值；
在每个区域图像中，当任一像素的灰度值大于预设有效灰度阈值时，确定所述像素为对应区域图像中与光斑相关的有效像素；
对每个区域图像中所有有效像素分别进行数量统计，获得对应区域图像中光斑的有效像素总数；
基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理器还配置为：在所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量之后，设置反馈标志参数的参数值为有效值。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理器还配置为：在所述在预设定位时间段内通过所述成像组件（2）分别获取连续的多个条纹图像和对应条纹图像的时序之后，设置步进运算标志参数的参数值为有效值，以便当所述步进运算标志参数的参数值为有效值时，执行所述基于所述多个条纹图像和对应条纹图像的时序获得稳定的光斑质心的像素位置偏移量的操作。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器还配置为：
当确定状态设置参数的参数值为有效值后，所述空闲等待状态信号转变为无效信号；
在设置各个激光控制参数的参数值和/或多个动态延时参数的参数值后，响应于设置状态设置参数的参数值为无效值，所述空闲等待状态信号转变为有效信号。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器配置为所述基于图像参数的预设参数值、预设分块参数值、各个区域图像的区域流水号和对应区域图像中光斑的有效像素总数获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：
基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值；
利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器配置为所述基于各个区域图像的区域流水号和对应区域图像的有效像素总数获得所述目标条纹图像的光斑质心值，包括以下公式：
其中，i表示一区域图像的区域流水号，zone_cen表示光斑质心值，zone_cnti表示一区域图像的有效像素总数，N等于预设分块参数值。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述图像参数的预设参数值包括目标条纹图像分辨率的图像长度值；
相应地，所述处理器配置为所述利用所述图像参数的预设参数值和预设分块参数值对所述光斑质心值进行位置分析，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量，包括：
计算所述光斑质心值减一，获得中间值；
计算所述图像长度值与预设分块参数值的商，获得区域长度值；
计算所述中间值与所述区域长度值的积，获得所述目标条纹图像中光斑质心的质心像素位置；
以所述目标条纹图像的预设参照像素位置为基础，分析所述质心像素位置的相对位置差，获得所述目标条纹图像中光斑质心的像素位置偏移量。
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