CN116698086B - 仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法和装置。所述方法包括:构建包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差的仿生偏振视觉导航传感器误差模型,通过变光强激励的方式对辐照非一致性误差进行标定,通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,将标定参数代入仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。本发明给出了基于微阵列纳米偏振成像芯片的仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,具有原理简单、操作方便的优势,能够有效减小微阵列纳米偏振成像芯片集成耦合产生的误差。
Description
技术领域
本申请涉及仿生偏振光导航领域,特别是涉及一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法和装置。
背景技术
目前,基于仿生学的偏振光场导航已成为研究热点。国内研究主要集中在器件与集成方面,但是在误差校准的基础性研究与应用方面还较为欠缺,微小型偏振光电器件光强测量误差大,导致仿生偏振光导航传感器导航信息不准确。因此,现有技术存在效果不佳的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够减小微阵列纳米偏振成像芯片集成耦合产生的误差的仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,所述方法包括:
构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
在其中一个实施例中,还包括:构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型为:
;
其中,表示仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强,/>表示对应超像素补偿前的原始响应光强,/>和分别表示偏振单元中各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的纳米光栅耦合非一致性误差的检偏角误差、检偏系数以及与原始响应光强的检偏函数关系。
在其中一个实施例中,还包括:固定仿生偏振视觉导航传感器曝光参数;
利用均匀积分球光源,控制激励光强从0按照一定光强间隔变化,直至标定的超像素光强响应达到极限值;
记录每次激励光强变化时相应的光强响应值;
根据所述光强响应值通过多点数值拟合的方式,确定非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>。
在其中一个实施例中,还包括:通过改变所述仿生偏振视觉导航传感器曝光参数,确定不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>;
对所述不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>进行一致性分析,确定最终的辐照非一致性误差标定结果。
在其中一个实施例中,还包括:在均匀偏振光源下,将仿生偏振视觉导航传感器通过高精度单轴转台的进行多次旋转,在每个位置采集偏振图像,根据所述偏振图像得到不同旋转角度下的偏振角信息和偏振度信息;所述偏振角信息和所述偏振度信息中包括待标定的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
获取高精度单轴转台多次转动的转动角度作为旋转角参考值,根据所述不同旋转角度下的偏振角信息和对应的旋转角参考值得到转动角度残差向量,以转动角度残差最小为目标,根据所述转动角度残差向量构建第一目标函数,求解所述第一目标函数得到基于偏振角的第一标定结果;
获取所述均匀偏振光源的偏振度作为偏振度参考值,根据所述不同旋转角度下的偏振度信息和所述偏振度参考值得到偏振度残差向量,以偏振度残差最小为目标,根据所述偏振度残差向量构建第二目标函数,求解所述第二目标函数得到基于偏振度的第二标定结果;
根据所述第一标定结果和所述第二标定结果确定最终的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数。
在其中一个实施例中,还包括:根据所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型依次对每个超像素进行误差联合标定。
在其中一个实施例中,还包括:根据所述标定响应光强输出准确的偏振视觉导航测量信息。
一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置,所述装置包括:
误差模型构建模块,用于构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
辐照非一致性误差标定模块,用于通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
纳米光栅耦合非一致性误差标定模块,用于通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
响应光强标定模块,用于将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
上述仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法、装置、计算机设备和存储介质,根据基于微阵列纳米偏振成像芯片的仿生偏振视觉导航传感器的特点,构建包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差的仿生偏振视觉导航传感器误差模型,通过变光强激励的方式对辐照非一致性误差进行标定,通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,将辐照非一致性误差标定参数和纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。本发明给出了基于微阵列纳米偏振成像芯片的仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,具有原理简单、操作方便的优势,能够有效减小微阵列纳米偏振成像芯片集成耦合产生的误差。
附图说明
图1为一个实施例中仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法的流程示意图;
图2为一个实施例中仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置的结构框图;
图3为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,包括以下步骤:
步骤102,构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型。
其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差。辐照非一致性误差即超像素偏振像元四个偏振方向所对应的四个偏振像元的感光系数无法保持一致所造成的误差,纳米光栅耦合非一致性误差即相同方向偏振轴的微偏振片因制造工艺局限性,导致微偏振片的透射率、消光比以及起偏角存在差异所造成的误差。
微阵列式偏振成像芯片一个偏振测量单元包含4个不同光栅方向(0°、45°、90°和135°),分别对应4个超像素(阵列式偏振光传感器中2×2个像素构成一个“超像素”)。
对任一个超像素,构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型。模型表示为:
;
其中,表示仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强,/>表示对应超像素补偿前的原始响应光强,/>和分别表示偏振单元中各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的纳米光栅耦合非一致性误差的检偏角误差、检偏系数以及与原始响应光强的检偏函数关系。
仿生偏振视觉导航传感器误差标定的目的是对于同一均匀的同一强度入射辐射(无偏光),偏振探测器像元的响应一致;对于同一均匀的偏振入射辐射,探测器计算出来的偏振态是一致的。
步骤104,通过变光强激励的方式对辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数。
具体地,对任一个超像素,先利用均匀积分球光源,通过多次改变光强输出(不小于8次),变光强方式为在视觉传感器固定曝光时间下,按照从0光强按照一定光强间隔进行变化,直至标定的超像素光强响应达到极限值,每改变一次光强记录相应的光强响应值,再通过多点数值拟合的方式对各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系进行标定,进而确定和/>。在标定过程中,可通过改变不同曝光参数确定不同的/>和/>,通过一致性分析确定最终标定的辐照非一致性误差。其他超像素重复此种标定步骤即可,直至完成对所有超像素的辐照非一致性误差标定。
多点数值拟合的方式可以是根据输入光强和对应的光强响应值构建目标函数,通过最小化目标函数来确定误差参数。
步骤106,通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数。
具体地,在均匀偏振光源下,将仿生偏振视觉导航传感器通过高精度单轴转台的进行多次旋转,在每个位置采集偏振图像,根据偏振图像得到不同旋转角度下的偏振角信息和偏振度信息。在采集过程中,所有像素的亮度不应处于饱和状态,且最大亮度达到饱和值的80% 左右。偏振角信息和偏振度信息中包括待标定的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
首先,以转台的旋转角度为外部参考基准,对偏振光传感器进行耦合误差的标定。获取高精度单轴转台多次转动的转动角度作为旋转角参考值,根据不同旋转角度下的偏振角信息/>和对应的旋转角参考值/>,设偏振光传感器的基准与精密转台之间的固定角度差为/>,得到转动角度残差为:
;
多次测量对应的转动角度残差向量为:
;
以转动角度残差最小为目标,根据转动角度残差向量构建第一目标函数为:
;
求解第一目标函数得到基于偏振角的第一标定结果;
类似地,由于在标定的过程中,偏振光源的偏振度是一个常值。也就是说,随着高精度的多齿分度转台的转动,偏振光传感器测量得到的偏振度是一个不变的常量。以这个不变的偏振度作为外部参考基准,采用与旋转测角标定类似的策略,也可以以偏振度对偏振光传感器进行标定,具体如下:
获取均匀偏振光源的偏振度作为偏振度参考值,根据不同旋转角度下的偏振度信息和偏振度参考值得到偏振度残差向量为:
;
以偏振度残差最小为目标,根据偏振度残差向量构建第二目标函数为:
;
求解第二目标函数得到基于偏振度的第二标定结果;
综合第一标定结果和第二标定结果确定最终的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数,相当于进行了旋转测角与偏振度恒定的双约束标定,标定结果更准确可靠。
需要测量的次数与偏振度残差向量以及偏振角残差向量中包含的未知参数的个数有关,测量的次数需要大于等于位置参数的个数。
步骤108,将辐照非一致性误差标定参数和纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
上述仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法中,根据基于微阵列纳米偏振成像芯片的仿生偏振视觉导航传感器的特点,构建包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差的仿生偏振视觉导航传感器误差模型,通过变光强激励的方式对辐照非一致性误差进行标定,通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,将辐照非一致性误差标定参数和纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。本发明给出了基于微阵列纳米偏振成像芯片的仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,具有原理简单、操作方便的优势,能够有效减小微阵列纳米偏振成像芯片集成耦合产生的误差。
在一个具体实施例中,对辐照非一致性误差进行标定是最小化下述目标函数来估计非一致性感光系数、零响应偏置/>:
;
其中,为测量的编号,/>为要标定的系数下标,对应各超像素,/>为测量次数,/>为第/>次测量中的输入光强,/>为第/>次测量的测量值;
和/>可由下式计算得到:
;
在其中一个实施例中,还包括:根据标定响应光强输出准确的偏振视觉导航测量信息。
应该理解的是,虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图2所示,提供了一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置,包括:误差模型构建模块202、辐照非一致性误差标定模块204、纳米光栅耦合非一致性误差标定模块206和响应光强标定模块208,其中:
误差模型构建模块202,用于构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
辐照非一致性误差标定模块204,用于通过变光强激励的方式对辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
纳米光栅耦合非一致性误差标定模块206,用于通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
响应光强标定模块208,用于将辐照非一致性误差标定参数和纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
误差模型构建模块202还用于构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型为:
;
其中,表示仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强,/>表示对应超像素补偿前的原始响应光强,/>和分别表示偏振单元中各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的纳米光栅耦合非一致性误差的检偏角误差、检偏系数以及与原始响应光强的检偏函数关系。
辐照非一致性误差标定模块204还用于固定仿生偏振视觉导航传感器曝光参数;
利用均匀积分球光源,控制激励光强从0按照一定光强间隔变化,直至标定的超像素光强响应达到极限值;
记录每次激励光强变化时相应的光强响应值;
根据光强响应值通过多点数值拟合的方式,确定非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>。
辐照非一致性误差标定模块204还用于通过改变仿生偏振视觉导航传感器曝光参数,确定不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>;
对不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>进行一致性分析,确定最终的辐照非一致性误差标定结果。
纳米光栅耦合非一致性误差标定模块206还用于在均匀偏振光源下,将仿生偏振视觉导航传感器通过高精度单轴转台的进行多次旋转,在每个位置采集偏振图像,根据偏振图像得到不同旋转角度下的偏振角信息和偏振度信息;偏振角信息和偏振度信息中包括待标定的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;获取高精度单轴转台多次转动的转动角度作为旋转角参考值,根据不同旋转角度下的偏振角信息和对应的旋转角参考值得到转动角度残差向量,以转动角度残差最小为目标,根据转动角度残差向量构建第一目标函数,求解第一目标函数得到基于偏振角的第一标定结果;获取均匀偏振光源的偏振度作为偏振度参考值,根据不同旋转角度下的偏振度信息和偏振度参考值得到偏振度残差向量,以偏振度残差最小为目标,根据偏振度残差向量构建第二目标函数,求解第二目标函数得到基于偏振度的第二标定结果;根据第一标定结果和第二标定结果确定最终的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数。
响应光强标定模块208还用于根据仿生偏振视觉导航传感器误差模型依次对每个超像素进行误差联合标定。
响应光强标定模块208还用于根据标定响应光强输出准确的偏振视觉导航测量信息。
关于仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置的具体限定可以参见上文中对于仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法的限定,在此不再赘述。上述仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图3中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,该存储器存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定方法,其特征在于,所述方法包括:
构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型为:
,
其中,表示仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强,/>表示对应超像素补偿前的原始响应光强,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的纳米光栅耦合非一致性误差的检偏角误差、检偏系数以及与原始响应光强的检偏函数关系;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数,包括:
固定仿生偏振视觉导航传感器曝光参数;
利用均匀积分球光源,控制激励光强从0按照一定光强间隔变化,直至标定的超像素光强响应达到极限值;
记录每次激励光强变化时相应的光强响应值;
根据所述光强响应值通过多点数值拟合的方式,确定非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数,包括:
通过改变所述仿生偏振视觉导航传感器曝光参数,确定不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>;
对所述不同曝光参数下的非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>进行一致性分析,确定最终的辐照非一致性误差标定结果。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数,包括:
在均匀偏振光源下,将仿生偏振视觉导航传感器通过高精度单轴转台的进行多次旋转,在每个位置采集偏振图像,根据所述偏振图像得到不同旋转角度下的偏振角信息和偏振度信息;所述偏振角信息和所述偏振度信息中包括待标定的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
获取高精度单轴转台多次转动的转动角度作为旋转角参考值,根据所述不同旋转角度下的偏振角信息和对应的旋转角参考值得到转动角度残差向量,以转动角度残差最小为目标,根据所述转动角度残差向量构建第一目标函数,求解所述第一目标函数得到基于偏振角的第一标定结果;
获取所述均匀偏振光源的偏振度作为偏振度参考值,根据所述不同旋转角度下的偏振度信息和所述偏振度参考值得到偏振度残差向量,以偏振度残差最小为目标,根据所述偏振度残差向量构建第二目标函数,求解所述第二目标函数得到基于偏振度的第二标定结果;
根据所述第一标定结果和所述第二标定结果确定最终的纳米光栅耦合非一致性误差标定参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述仿生偏振视觉导航传感器的偏振测量单元的4个光栅方向对应4个超像素,所述方法包括:
根据所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型依次对每个超像素进行误差联合标定。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法,其特征在于,在得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强之后,还包括:
根据所述标定响应光强输出准确的偏振视觉导航测量信息。
7.一种仿生偏振视觉导航传感器的误差联合标定装置,其特征在于,所述装置包括:
误差模型构建模块,用于构建仿生偏振视觉导航传感器误差模型为:
,
其中,表示仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强,/>表示对应超像素补偿前的原始响应光强,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的非一致性感光系数、零响应偏置以及对应的与原始光强的响应函数关系,/>和/>分别表示偏振单元中各超像素的纳米光栅耦合非一致性误差的检偏角误差、检偏系数以及与原始响应光强的检偏函数关系;其中,仿生偏振视觉导航传感器基于微阵列纳米偏振成像芯片构造;所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中包括辐照非一致性误差和纳米光栅耦合非一致性误差;
辐照非一致性误差标定模块,用于通过变光强激励的方式对所述辐照非一致性误差进行标定,确定辐照非一致性误差标定参数;
纳米光栅耦合非一致性误差标定模块,用于通过偏振度恒定下的旋转测角对纳米光栅耦合非一致性误差进行标定,确定纳米光栅耦合非一致性误差标定参数;
响应光强标定模块,用于将所述辐照非一致性误差标定参数和所述纳米光栅耦合非一致性误差标定参数代入所述仿生偏振视觉导航传感器误差模型中,得到仿生偏振视觉导航传感器偏振测量单元中各超像素补偿后的标定响应光强。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述辐照非一致性误差标定模块还用于:
固定仿生偏振视觉导航传感器曝光参数;
利用均匀积分球光源,控制激励光强从0按照一定光强间隔变化,直至标定的超像素光强响应达到极限值;
记录每次激励光强变化时相应的光强响应值;
根据所述光强响应值通过多点数值拟合的方式,确定非一致性感光系数、零响应偏置/>以及对应的与原始光强的响应函数关系/>。
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