CN118049922A - 基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质，其中方法包括：采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；基于灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；采用多步标定的方式基于轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点；基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算得到目标位移值。本申请避免点激光位移传感器的测量误差，提高了位移计算的精准度。
Description
技术领域
本申请涉及激光测量技术领域，尤其涉及一种基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质。
背景技术
现有造成点激光位移传感器的测量误差的主要原因是激光散斑及被测物表面微观复杂形貌导致的原始波形数据。此外，由于三角映射关系及移轴镜头设计导致像素轴分辨率不均，导致采集的波形数据存在倾斜，进而导致中心点计算出现偏差，最终导致计算的位移出现偏移误差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提出一种基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质，以避免点激光位移传感器的测量误差，提高位移计算的精准度。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于多步标定的位移计算方法，包括：
采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；
基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；
采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；
基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点；
基于所述虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算光斑位移距离，得到目标位移值。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于多步标定的位移计算装置，包括：
数据收集单元，用于采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；
轮廓数据生成单元，用于基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；
目标光学参数标定单元，用于采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；
虚拟像面光斑中心计算单元，基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；
位移计算单元，基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电子设备，包括，一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，使得一个或多个处理器实现上述任意一项所述的基于多步标定的位移计算方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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上述任意一项所述的基于多步标定的位移计算方法。
本发明实施例提供了一种基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质。其中，方法包括：采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。
本发明实施例采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过长光斑在多行面阵CMOS接收成像数据，有效避免点激光位移传感器的测量误差，并且通过对轮廓数据进行多步标定，实现轮廓数据的精准修正，从而有利于提高位移计算的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法流程的实现流程图；
图2是本申请实施例提供的基于长光斑和多面阵COMS的点激光器测量示意图；
图3是本申请实施例提供的光斑在CMOS靶面成像示意图；
图4是本申请实施例提供的光斑在CMOS靶面成像的灰度示意图；
图5是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法中子流程的实现流程图；
图6是本申请实施例提供的轮廓数据合成示意图；
图7是本申请实施例提供的轮廓数据合成流程图；
图8是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法中子流程的实现流程图；
图9是本申请实施例提供的直射式三角测距模型示意图；
图10是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法中子流程的实现流程图；
图11是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法中子流程的实现流程图；
图12是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算方法中子流程的实现流程图；
图13是本申请实施例提供的轮廓数据由实际像面映射到虚拟像面示意图；
图14是本申请实施例提供的基于多步标定的位移计算装置示意图；
图15是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
需要说明的是，本申请实施例所提供的基于多步标定的位移计算方法一般由服务器执行，相应地，基于多步标定的位移计算装置一般配置于服务器中。
请参阅图1至图4，图1示出了基于多步标定的位移计算方法的一种具体实施方式；图2是本申请实施例提供的基于长光斑和多面阵COMS的点激光器测量示意图；图3是本申请实施例提供的光斑在CMOS靶面成像示意图；图4是本申请实施例提供的光斑在CMOS靶面成像的灰度示意图。
需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限，该方法包括如下步骤：
S1：采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据。
具体地，本申请实施例采用的长光斑、多行面阵CMOS和移轴投影的点激光位移传感器方案对物体进行检测，所以需要在检测过程中在标定台上采集各位置的灰度图数据。而在实施例中，采用长光斑的目的在于：光斑宽度越窄，中心点求解误差越小；光斑越长，照射在物体表面的长度越长，则为抑制被测物表面粗糙度的影响和抑制散斑噪声创造了条件。
如图3和图4所示，在本申请实施例中采用多行面阵CMOS接收成像数据。可以将长光斑看作由多个点光斑排列而成，当采用多行面阵CMOS时，可认为每行波形数据是一个点光斑的成像数据，多行波形数据则构成了长光斑的成像数据。既可以对多行波形数据进行合并，以具备抑制被测物表面粗糙度的影响和抑制散斑噪声的优势，又可以选择其中一行作为输出，以具备点光斑测量细小物体的优势，还可以输出多行数据，以达到窄区域3D扫描的效果。本申请采用移轴投影的方式可以有效扩大景深，使不同距离的被测物在靶面都能清晰成像。由于移轴投影布局中靶面倾斜安装的原因，CMOS靶面上的光斑轮廓不再对称，因此直接计算中心点将会出现一定偏差，最终导致计算的位移出现偏差，故后续步骤需要对轮廓数据进行多步标定，以对该轮廓数据进行修正，从而提高位移计算的精准度。
S2：基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据。
具体地，上述步骤已经获取到各位置的灰度图数据，而在本申请实施例中，需要将该灰度图数据去除过曝数据，然后计算各列非过曝数据的平均值，以将多行数据合成处理，得到轮廓数据。
请参阅图5至图7，图5示出了步骤S2的一种具体实施方式，图6是本申请实施例提供的轮廓数据合成示意图；图7是本申请实施例提供的轮廓数据合成流程图，详叙如下：
S21：识别出所述灰度图数据中各列的过曝数据，并从所述灰度图数据中去除所述过曝数据，得到非过曝数据。
S22：将所述非过曝数据进行平均计算，以将多行所述非过曝数据合成单行所述非过曝数据，得到所述轮廓数据。
如图6所示，本申请实施例中需要识别出给位置的灰度图数据中各列过曝数据，其识别方式是设置灰度最大值，若灰度图数据中存在超过灰度最大值的数据，则将其设定为过曝数据。从灰度图数据中去除过曝数据，得到非过曝数据。将非过曝数据进行平均计算，以将多行非过曝数据合成单行非过曝数据，得到轮廓数据。
如图7所示，提供了轮廓数据合成的一种具体方式，其输入的是，行数m、列数n、灰度最大值thd_max_val、灰度图mat_im[m,n]、初始化i＝0、j＝0,和计数count＝0；然后基于该输入进行多步判断，识别出过曝数据，并将各列非过曝数据进行平均值计算，从而得到轮廓数据。
S3：采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数。
具体地，本申请实施例中根据上述长光斑、多行面阵CMOS和移轴投影的三角测距方案，提出基于多步标定的轮廓数据修正方案。在本申请实施例中，采用多步标定的方式基于光斑中心点和轮廓数据进行光学参数标定，以对轮廓数据进行修正得到目标光学参数。具体对光轴到靶面的坐标点、激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距共计4个参数的标定。
请参阅图8和图9，图8示出了步骤S3的一种具体实施方式，图9是本申请实施例提供的直射式三角测距模型示意图，详叙如下：
S31：基于所述轮廓数据计算得到光斑中心点，将所述光斑中心点、标定台位移数据以及光学系统设计参数输入到直射式三角测距模型中进行所述参数标定，得到第一标定参数，其中，所述光学系统设计参数为包括光轴到靶面的坐标点、激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距。
在本申请实施例中，初步标定激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距。将轮廓数据中的各位置的中心点(uc)-位移数据(s)，以及光学系统设计参数(光轴到靶面的坐标点u0,激光线与光轴夹角θ,光轴与靶面的夹角等效焦距l2)作为输入，其中，将u0作为常量，将θ、/>l2作为待标定量，带入直射式三角测距模型标定得到第一标定参数，从而完成轮廓数据的第一次标定。其中，第一标定参数包括激光线与光轴夹角θ_bar,光轴与靶面的夹角/>等效焦距l2_bar。
如图9所示，其是直射式三角测距模型示意图，激光束垂直被测物体表面入射，该种测试方式称为直射式测量。该直射式测量方式可以看做是斜射式在入射角为零的情况，则物体的位移y与探测器上的光斑移动距离x之间的理论计算方式如下：
当满足移轴镜头布局时，有即/>l2＝l带入上式化简得出直射式三角测距模型的计算方式为：
进一步地，x＝(u-u0)*du；
其中，y为物体的位移，x为探测器上光斑移动距离，l和l2为等效焦距，l1为激光与标准面交点到成像透镜组的距离，为光轴与靶面的夹角，θ为激光线与光轴的夹角；u为探测器上光斑的像素坐标，u0为光轴上光线在探测器上的坐标，du为像素间隔，du为常量，。令b＝l2*tanθ*sinθ，/>则上式可写为y＝ax/(b-cx)。可知，只要3个独立的参数就可以将CMOS的光斑位移量转换成被测的移动距离，显然，a,b,c有稳定解。实际处理中，x＝(u-u0)*res_pixel，res_pixel为像素间距。
S32：基于所述第一标定参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点，得到初始虚拟像面内的光斑中心点。
请参阅图10，图10示出了步骤S32的一种具体实施方式，详叙如下：
S321：基于所述第一标定参数计算所述轮廓数据映射到所述虚拟像面的坐标得到虚拟像面的轮廓数据。
S322：基于所述虚拟像面的轮廓数据重新计算各位置的光斑中心点，得到所述初始虚拟像面内的光斑中心点。
具体地，基于第一标定参数计算出靶面上各像素坐标u在虚拟像面上的坐标u’，并将合成后的{u,i}轮廓数据替换成{u’,i}轮廓数据，并将{u’,i}作为输入，计算各位置对应的中心点uc’，也即得到映射后光斑中心点，其中，i指的是靶面成像对应的灰度值。其中，计算各位置对应的中心点uc’的方式为，将轮廓数据作为输入，然后根据设定阈值及波形数据噪声过渡带宽度初步筛选出有效的波形数据，并根据该波形数据计算出中心点，完成粗中心点提取；然后基于该粗中心点对原波形数据进行对称展开，并根据展开后的波形数据进行精中心点提取，从而得到各位置对应的光斑中心点，也即得到初始虚拟像面内的光斑中心点。
S33：基于所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移参数和所述第一标定参数进行数据拟合，得到第二标定参数。
步骤S32和S3是第二次标定，其是为了准确标定等效焦距和激光线与光轴夹角，初步标定光轴到靶面的坐标。
请参阅图11，图11示出了步骤S33的一种具体实施方式，详叙如下：
S331：将所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移数据和所述第一标定参数中的激光线与光轴的夹角、等效焦距、光轴与虚拟像面的夹角、光轴到靶面的坐标点的设计值作为初值，输入到所述直射式三角测距模型中进行数据拟合，得到所述第二标定参数。
具体地，由于虚拟平面与物面平行，因此，光轴与虚拟像面的夹角 在二次标定时，将光轴到靶面的坐标点u0,等效焦距l2，激光线与光轴夹角θ三个变量作为待标定量，将初始虚拟像面内的光斑中心点、标定台位移数据和第一标定参数中的激光线与光轴的夹角θ、等效焦距f，光轴与虚拟像面的夹角phi_bar＝π/2-θ，光轴到靶面的坐标点的设计值做为初值，输入到直射式三角测距模型拟合得到第二标定参数u0＝u0_new,l2＝l2_new,θ＝θ_new，此时完成第二步标定。
S34：基于所述第二标定参数中的初始虚拟像面的中心点坐标逆映射到原像面，得到逆映射中心点，并基于所述逆映射中心点进行参数标定，得到所述目标光学参数。
本申请实施例是为了准确标定光轴到靶面的坐标点及光轴与靶面的夹角。将第二标定过程中的虚拟像面的中心点坐标逆映射到原像面，并将逆映射后的中心点、标定台位移数据以及所述第二标定参数中的等效焦距和激光线与光轴夹角作为常量，将光轴到靶面的坐标点及光轴与靶面的夹角作为变量输入所述直射式三角测距模型进行标定，得到准确标定的光轴到靶面的坐标点及光轴与靶面的夹角，至此，准确得到所述目标光学参数，也即得到光轴到靶面的坐标点、激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距共计4个参数。
S4：基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点。
具体地，本申请实施例通过对轮廓数据进行修正计算，有效抑制了移轴投影导致的波形倾斜，提高了中心点计算精度，进而提高了后续的位移计算精度。
请参阅图12和图13，图12示出了步骤S4的一种具体实施方式，图13是本申请实施例提供的轮廓数据由实际像面映射到虚拟像面示意图，详叙如下：
S41：基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，以对靶面上的像素坐标进行修正，得到轮廓曲线。
S42：根据所述轮廓曲线计算光斑中心点，得到所述虚拟像面内的光斑中心点。
具体地，基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，以对靶面上的像素坐标进行修正，得到轮廓曲线，其具体的修正方式请参考上述步骤S3。其映射结果请参考图13。在本申请实施例中将标定的参数将轮廓数据映射到虚拟像面，以抑制移轴投影带来的波形不对称误差，提高位移计算的精度。所以在得到轮廓曲线后，根据轮廓曲线计算光斑中心点，得到虚拟像面内的光斑中心点。
S5：基于所述虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算光斑位移距离，得到目标位移值。
具体地，将虚拟像面内的光斑中心点和目标光学参数输入至直射式三角测距模型(此处的直射式三角测距模型为经过上述步骤修正后的模型)进行光斑位移距离计算，得到目标位移值。
本申请实施例中，采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。本发明实施例采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过长光斑在多行面阵CMOS接收成像数据，有效避免点激光位移传感器的测量误差，并且通过对轮廓数据进行多步标定，实现轮廓数据的精准修正，从而有利于提高位移计算的精准度。
请参考图14，作为对上述图1所示方法的实现，本申请提供了一种基于多步标定的位移计算装置的一个实施例，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
如图14所示，本实施例的基于多步标定的位移计算装置包括：数据收集单元61、轮廓数据生成单元62、目标光学参数标定单元63、虚拟像面光斑中心计算单元64及位移计算单元65，其中：
数据收集单元61，用于采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；
轮廓数据生成单元62，用于基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；
目标光学参数标定单元63，用于采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；
虚拟像面光斑中心计算单元64，基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；
位移计算单元65，基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。
进一步地，目标光学参数标定单元63包括：
第一标定单元，用于基于所述轮廓数据计算得到光斑中心点，将所述光斑中心点、标定台位移数据以及光学系统设计参数输入到直射式三角测距模型中进行所述参数标定，得到第一标定参数，其中，所述光学系统设计参数为包括光轴到靶面的坐标点、激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距；
坐标映射单元，用于基于所述第一标定参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点，得到初始虚拟像面内的光斑中心点；
第二标定单元，用于基于所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移参数和所述第一标定参数进行数据拟合，得到第二标定参数；
第三标定单元，用于基于所述第二标定参数中的初始虚拟像面的中心点坐标逆映射到原像面，得到逆映射中心点，并基于所述逆映射中心点进行参数标定，得到所述目标光学参数。
进一步地，坐标映射单元包括：
映射像素坐标生成单元，用于基于所述第一标定参数计算所述轮廓数据映射到所述虚拟像面的坐标得到虚拟像面的轮廓数据；
光斑中心点计算单元，用于基于所述虚拟像面的轮廓数据重新计算各位置的光斑中心点，得到所述初始虚拟像面内的光斑中心点。
进一步地，第二标定单元包括：
数据拟合单元，用于将所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移数据和所述第一标定参数中的激光线与光轴的夹角、等效焦距、光轴与虚拟像面的夹角、光轴到靶面的坐标点的设计值作为初值，输入到所述直射式三角测距模型中进行数据拟合，得到所述第二标定参数。
进一步地，所述直射式三角测距模型的计算方式为：
x＝(u-u0)*du；
其中，y为物体的位移，x为探测器上光斑移动距离，l为所述等效焦距，为光轴与靶面的夹角，θ为激光线与光轴的夹角，u为探测器上光斑的像素坐标，u0为光轴上光线在探测器上的坐标，du为像素间隔，du为常量。
进一步地，虚拟像面光斑中心计算单元64包括：
轮廓曲线生成单元，用于基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，以对靶面上的像素坐标进行修正，得到轮廓曲线；
光斑中心点计算单元，用于得到所述虚拟像面内的光斑中心点。
进一步地，轮廓数据生成单元62包括：
过爆数据识别单元，用于识别出所述灰度图数据中各列的过曝数据，并从所述灰度图数据中去除所述过曝数据，得到非过曝数据；
数据合成单元，用于将所述非过曝数据进行平均计算，以将多行所述非过曝数据合成单行所述非过曝数据，得到所述轮廓数据。
本申请实施例中，采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。本发明实施例采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过长光斑在多行面阵CMOS接收成像数据，有效避免点激光位移传感器的测量误差，并且通过对轮廓数据进行多步标定，实现轮廓数据的精准修正，从而有利于提高位移计算的精准度。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供电子设备。具体请参阅图15，图15为本实施例电子设备基本结构框图。
电子设备7包括通过系统总线相互通信连接存储器71、处理器72、网络接口73。需要指出的是，图中仅示出了具有三种组件存储器71、处理器72、网络接口73的电子设备7，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的电子设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
电子设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。电子设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
存储器71至少包括一种类型的可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器71可以是电子设备7的内部存储单元，例如该电子设备7的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器71也可以是电子设备7的外部存储设备，例如该电子设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器71还可以既包括电子设备7的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器71通常用于存储安装于电子设备7的操作系统和各类应用软件，例如基于多步标定的位移计算方法的程序代码等。此外，存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器72在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器72通常用于控制电子设备7的总体操作。本实施例中，处理器72用于运行存储器71中存储的程序代码或者处理数据，例如运行上述基于多步标定的位移计算方法的程序代码，以实现基于多步标定的位移计算方法的各种实施例。
网络接口73可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口73通常用于在电子设备7与其他电子设备之间建立通信连接。
本申请还提供了另一种实施方式，即提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序可被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如上述的一种基于多步标定的位移计算方法的步骤。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法。
显然，以上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，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，包括：
采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；
基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；
采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；
基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点；
基于所述虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算光斑位移距离，得到目标位移值。
2.根据权利要求1所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数，包括：
基于所述轮廓数据计算得到光斑中心点，将所述光斑中心点、标定台位移数据以及光学系统设计参数输入到直射式三角测距模型中进行所述参数标定，得到第一标定参数，其中，所述光学系统设计参数为包括光轴到靶面的坐标点、激光线与光轴的夹角、光轴与靶面的夹角以及等效焦距；
基于所述第一标定参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点，得到初始虚拟像面内的光斑中心点；
基于所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移参数和所述第一标定参数进行数据拟合，得到第二标定参数；
基于所述第二标定参数中的初始虚拟像面的中心点坐标逆映射到原像面，得到逆映射中心点，并基于所述逆映射中心点进行参数标定，得到所述目标光学参数。
3.根据权利要求2所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述基于所述第一标定参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点，得到初始虚拟像面内的光斑中心点，包括：
基于所述第一标定参数计算所述轮廓数据映射到所述虚拟像面的坐标得到虚拟像面的轮廓数据；
基于所述虚拟像面的轮廓数据重新计算各位置的光斑中心点，得到所述初始虚拟像面内的光斑中心点。
4.根据权利要求2所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述基于所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移参数和所述第一标定参数进行数据拟合，得到第二标定参数，包括：
将所述初始虚拟像面内的光斑中心点、所述标定台位移数据和所述第一标定参数中的激光线与光轴的夹角、等效焦距、光轴与虚拟像面的夹角、光轴到靶面的坐标点的设计值作为初值，输入到所述直射式三角测距模型中进行数据拟合，得到所述第二标定参数。
5.根据权利要求2所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述直射式三角测距模型的计算方式为：
x＝(u-u0)*du；
其中，y为物体的位移，x为探测器上光斑移动距离，l为所述等效焦距，为光轴与靶面的夹角，θ为激光线与光轴的夹角，u为探测器上光斑的像素坐标，u0为光轴上光线在探测器上的坐标，du为像素间隔，du为常量。
6.根据权利要求2所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点，包括：
基于所述目标光学参数将所述轮廓数据映射至虚拟像面，以对靶面上的像素坐标进行修正，得到轮廓曲线；
根据所述轮廓曲线计算光斑中心点，得到所述虚拟像面内的光斑中心点。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于多步标定的位移计算方法，其特征在于，所述基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据，包括：
识别出所述灰度图数据中各列的过曝数据，并从所述灰度图数据中去除所述过曝数据，得到非过曝数据；
将所述非过曝数据进行平均计算，以将多行所述非过曝数据合成单行所述非过曝数据，得到所述轮廓数据。
8.一种基于多步标定的位移计算装置，其特征在于，包括：
数据收集单元，用于采用长光斑激光器及移轴投影光学布局，并通过多行面阵CMOS接收成像数据，得到灰度图数据；
轮廓数据生成单元，用于基于所述灰度图数据进行多行数据合成处理，得到轮廓数据；
目标光学参数标定单元，用于采用多步标定的方式基于所述轮廓数据和标定台位移数据进行光学参数标定，得到目标光学参数；
虚拟像面光斑中心计算单元，基于目标光学参数将轮廓数据映射至虚拟像面，并计算得到虚拟像面内的光斑中心点坐标；
位移计算单元，基于虚拟像面内的光斑中心点及目标光学参数据计算以计算光斑位移距离，得到目标位移值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于多步标定的位移计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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如权利要求1至7中任一项所述的基于多步标定的位移计算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410228162.4A CN118049922A (zh) | 2024-02-29 | 2024-02-29 | 基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410228162.4A CN118049922A (zh) | 2024-02-29 | 2024-02-29 | 基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118049922A true CN118049922A (zh) | 2024-05-17 |
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ID=91046233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410228162.4A Pending CN118049922A (zh) | 2024-02-29 | 2024-02-29 | 基于多步标定的位移计算方法、装置、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118049922A (zh) |
-
2024
- 2024-02-29 CN CN202410228162.4A patent/CN118049922A/zh active Pending
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