CN115824399A - 单点散斑光功率测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单点散斑光功率测试方法及装置，包括：通过积分球测试单点激光器的光功率生成多个第一功率值；通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成多个第二功率值；对第一功率值和第二功率值进行线性回归确定积分球和激光光斑分析仪之间的补偿系数；激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据补偿系数确定该光斑点的目标光功率值。本发明中通过积分球和激光光斑分析仪对单点激光器的光功率进行测试确定积分球和激光光斑分析仪之间的补偿系数，进而通过激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据补偿系数确定该光斑点的目标光功率值，从而能够检测激光器经过DOE后单个散斑的性能。
Description
技术领域
本发明涉及深度相机，具体地，涉及一种单点散斑光功率测试方法及装置。
背景技术
3D深度视觉作为一个崭新的技术，已经出现在手机、体感游戏、支付等消费级产品中并且逐步渗透到安防、自动驾驶等新的领域。随着硬件端技术的不断进步，算法与软件层面的不断优化，3D深度视觉的准度、精度和实际场景使用范围得到大幅提升。
3D深度视觉目前主要使用的方案有双目立体视觉，3D结构光和TOF方案。而结构光方案和散斑TOF方案都有对应的散斑点阵出射，为了更好的进行单点散斑的性能评估，提升硬件的可靠性，需要更加仔细的评估单个散斑的特性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单点散斑光功率测试方法，以更好的测试单点散斑光功率，评估单点散斑性能。
根据本发明提供的单点散斑光功率测试方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过积分球测试单点激光器的光功率生成多个第一功率值；
步骤S2：通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成多个第二功率值；
步骤S3：对所述第一功率值和所述第二功率值进行线性回归确定所述积分球和所述激光光斑分析仪之间的补偿系数；
步骤S4：通过所述激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据所述补偿系数确定该光斑点的目标光功率值。
优选地，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。
优选地，所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。
优选地，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射离散准直光束；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述离散准直光束生成光斑图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
所述处理器模块，用于根据光斑图案进行重建生成所述目标的深度图像。
优选地，所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的离散准直光束，根据所述离散准直光束生成结构光图案。
根据本发明提供的单点散斑光功率测试装置，包括：激光光斑分析仪和控制器；
所述激光光斑分析仪，用于采集深度相机投射的至少一光斑点，确定该光斑点的初始光功率值；
所述控制器，用于根据所述补偿系数和所述初始光功率值确定该光斑点的目标光功率值，所述补偿系数根据通过积分球测试单点激光器的光功率生成的多个第一功率值以及通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成的多个第二功率值进行线性回归确定。
优选地，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。
优选地，所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。
优选地，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射离散准直光束；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述离散准直光束生成光斑图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
处理器模块，用于根据光斑图案进行重建生成所述目标的深度图像。
优选地，所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的离散准直光束，根据所述离散准直光束生成结构光图案。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明中通过积分球和激光光斑分析仪对单点激光器的光功率进行测试确定所述积分球和所述激光光斑分析仪之间的补偿系数，进而通过所述激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据所述补偿系数确定该光斑点的目标光功率值，从而能够检测激光器经过DOE后单个散斑的性能，比较方便准确的测试多散斑投射端单个散斑的光功率。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中单点散斑光功率测试方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中通过积分球测试单点激光器的光功率的示意图；
图3为本发明实施例中通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率的示意图；
图4为本发明实施例中单点散斑光功率测试方法的验证示意图；
图5为本发明实施例中深度相机的示意图；
图6为本发明实施例中红外相机的示意图。
图中：
1为单点激光器；101为光学成像镜头；102为窄带滤光片；103为光传感器；2为衰减片；3为积分球；4为激光光斑分析仪。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
图1为本发明实施例中单点散斑光功率测试方法的步骤流程图，如图1所示，本发明提供的单点散斑光功率测试方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过积分球测试单点激光器的光功率生成多个第一功率值；
步骤S2：通过激光光斑分析仪(Beamprofler)测试单点激光器的光功率生成多个第二功率值；
步骤S3：对所述第一功率值和所述第二功率值进行线性回归确定所述积分球和所述激光光斑分析仪之间的补偿系数；
步骤S4：通过所述激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据所述补偿系数确定该光斑点的目标光功率值。
图2为本发明实施例中单点散斑光功率测试方法的示意图，图3为本发明实施例中单点散斑光功率测试装置的示意图，如图2、图3所示，在本发明实施例中，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；5mW单点激光器通过衰减片积分球测试24.069uW；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。5mW单点激光器通过衰减片激光光斑分析仪测试功率1.08mW；所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。所述衰减片为1％的衰减片。
激光光斑分析工作在300ms曝光时间，1Gain，衰减系数14.24dB，激光光斑分析测试的是每一帧的积分功率,故对于连续单点激光器可以假定将其变为脉冲激光器；其占空比＝24.069/1080＝2.23％时，激光光斑分析的测试功率等于24.069uW，积分球与激光光斑分析的测试功率可以对应起来；将测试模组激光器的工作条件设置为曝光时间1487us，Beam Profiler设置为300ms，1Gain，-14.24dB可以实现上述对应关系。
图4为本发明实施例中深度相机的示意图，如图4所示，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射结构光；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述结构光生成结构光图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
所述处理器模块，用于根据结构光图案进行重建生成所述目标的深度图像；
在本发明实施例中，如图4所示，当使用本发明提供的深度相机时，可以首先通过结构光投射器朝目标投射结构光后采集红外结构光图像，然后通过泛光投射器朝目标投射泛光后采集红外图像，最后通过RGB相机采集目标的RGB图像。
在本发明实施例中，所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的结构光，根据所述结构光生成结构光图案。
在本发明实施例中，为了过滤背景噪声，所述光学成像镜头内通常还装有窄带滤光片102，使得所述光探测器阵列仅能通过预设的波长的入射准直光束。所述预设的波长可以为入射准直光束的波长，也可以为小于入射准直光束50纳米和大于入射准直光束50纳米之间。所述光探测器阵列可以呈周期或者非周期性排列。根据离散准直光束数量的需求，光探测器阵列可以是多个单点光探测器的组合或者是一个集成了多个光探测器的传感器芯片。为了进一步优化光探测器的灵敏度，一个离散准直光束在目标上的照射光斑可以对应一个或者多个光探测器。在多个光探测器对应同一个照射光斑时，每个探测器的信号可以通过电路连通，从而在能够合并为一个探测面积更大的光探测器。
在本发明实施例中，所述光探测器可以采用CMOS光传感器、CCD光传感器或SPAD光传感器。所述探测器端为红外探测器，通过红外探测器接收经所述目标反射后的所述点阵光。
图4为本发明实施例中单点散斑光功率测试方法的验证示意图，如图4所示，激光光斑分析仪对于曝光时间与光功率的转换关系依旧稳定，在100uW范围内可以比较好的稳定测试单点光功率。
图3为本发明实施例中单点散斑光功率测试装置的示意图，如图3所示，本发明提供的单点散斑光功率测试装置，包括：
激光光斑分析仪和控制器；
所述激光光斑分析仪，用于采集深度相机投射的至少一光斑点，确定该光斑点的初始光功率值；
所述控制器，用于根据所述补偿系数和所述初始光功率值确定该光斑点的目标光功率值，所述补偿系数根据通过积分球测试单点激光器的光功率生成的多个第一功率值以及通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成的多个第二功率值进行线性回归确定。
在本发明实施例中，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。
在本发明实施例中，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射结构光；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述结构光生成结构光图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
处理器模块，用于根据结构光图案进行重建生成所述目标的深度图像；
在本发明实施例中，当使用本发明提供的深度相机时，可以首先通过结构光投射器朝目标投射结构光后采集红外结构光图像，然后通过泛光投射器朝目标投射泛光后采集红外图像，最后通过RGB相机采集目标的RGB图像。
所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的结构光，根据所述结构光生成结构光图案。
在本发明实施例中，为了过滤背景噪声，所述光学成像镜头内通常还装有窄带滤光片102，使得所述光探测器阵列仅能通过预设的波长的入射准直光束。所述预设的波长可以为入射准直光束的波长，也可以为小于入射准直光束50纳米和大于入射准直光束50纳米之间。所述光探测器阵列可以呈周期或者非周期性排列。根据离散准直光束数量的需求，光探测器阵列可以是多个单点光探测器的组合或者是一个集成了多个光探测器的传感器芯片。为了进一步优化光探测器的灵敏度，一个离散准直光束在目标上的照射光斑可以对应一个或者多个光探测器。在多个光探测器对应同一个照射光斑时，每个探测器的信号可以通过电路连通，从而在能够合并为一个探测面积更大的光探测器。
在本发明实施例中，所述光探测器可以采用CMOS光传感器、CCD光传感器或SPAD光传感器。所述探测器端为红外探测器，通过红外探测器接收经所述目标反射后的所述点阵光。
本发明实施例中，通过积分球和激光光斑分析仪对单点激光器的光功率进行测试确定所述积分球和所述激光光斑分析仪之间的补偿系数，进而通过所述激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据所述补偿系数确定该光斑点的目标光功率值，从而能够检测激光器经过DOE后单个散斑的性能，比较方便准确的测试多散斑投射端单个散斑的光功率。
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。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种单点散斑光功率测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：通过积分球测试单点激光器的光功率生成多个第一功率值；
步骤S2：通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成多个第二功率值；
步骤S3：对所述第一功率值和所述第二功率值进行线性回归确定所述积分球和所述激光光斑分析仪之间的补偿系数；
步骤S4：通过所述激光光斑分析仪采集深度相机投射的至少一光斑点，根据所述补偿系数确定该光斑点的目标光功率值。
2.根据权利要求1所述的单点散斑光功率测试方法，其特征在于，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。
3.根据权利要求1所述的单点散斑光功率测试方法，其特征在于，所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。
4.根据权利要求1所述的单点散斑光功率测试方法，其特征在于，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射离散准直光束；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述离散准直光束生成光斑图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
所述处理器模块，用于根据光斑图案进行重建生成所述目标的深度图像。
5.根据权利要求4所述的单点散斑光功率测试方法，其特征在于，所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的离散准直光束，根据所述离散准直光束生成结构光图案。
6.一种单点散斑光功率测试装置，其特征在于，包括：激光光斑分析仪和控制器；
所述激光光斑分析仪，用于采集深度相机投射的至少一光斑点，确定该光斑点的初始光功率值；
所述控制器，用于根据补偿系数和所述初始光功率值确定该光斑点的目标光功率值，所述补偿系数根据通过积分球测试单点激光器的光功率生成的多个第一功率值以及通过激光光斑分析仪测试单点激光器的光功率生成的多个第二功率值进行线性回归确定。
7.根据权利要求6所述的单点散斑光功率测试装置，其特征在于，当进行所述第一功率值测试时，在所述单点激光器和所述积分球的入光口之间设置有衰减片；
当进行所述第二功率值测试时，在所述单点激光器和所述激光光斑分析的入光口之间设置有所述衰减片。
8.根据权利要求6所述的单点散斑光功率测试装置，其特征在于，所述单点激光器的曝光时间为600至2400us。
9.根据权利要求6所述的单点散斑光功率测试装置，其特征在于，所述深度相机包括处理器模块、光投射器、红外相机以及RGB相机；
所述光投射器，用于向目标投射离散准直光束；
所述红外相机，用于采集目标的红外图像以及接收经所述目标反射后的所述离散准直光束生成光斑图案；
所述RGB相机，用于采集目标的RGB图像；
处理器模块，用于根据光斑图案进行重建生成所述目标的深度图像。
10.根据权利要求9所述的单点散斑光功率测试装置，其特征在于，所述红外相机包括光学成像镜头和光传感器；
所述光学成像镜头，用于使得透过所述光学成像镜头结构光进入所述光传感器；
所述光传感器，用于接收经所述目标物体反射的离散准直光束，根据所述离散准直光束生成结构光图案。
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