【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光源調節，尤其涉及一種基于傳感器的光源調節方法及系統。
技術介紹
1、隨著光學系統在工業檢測、自動駕駛、精密測量和科學研究等領域中的廣泛應用，光源的精確控制和調節已成為實現高精度成像與檢測的重要因素，傳統光源調節技術多依賴于機械調節或單一的光強度調整手段；
2、然而現有的光源調節方法在應用過程中僅通過圖像傳感器捕捉光源的二維信息，無法準確識別光源與目標檢測點之間的三維關系，難以實現三維空間的準確調節和校準，進而影響光學系統的精度；此外由于缺乏多層次波前相位分析，導致在高精度場景下難以保證光源的相位一致性，且缺乏對光源波前相位的多層次誤差量化手段，特別是在波前相位調整過程中，難以做到針對不同空間層次的綜合校正，導致容易出現相位畸變問題，影響成像質量和測量精度。
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種基于傳感器的光源調節方法及系統，以解決上述問題。
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、一種基于傳感器的光源調節方法，包括，
4、采集圖像數據建立坐標系，構建旋轉矩陣和位移向量計算幾何誤差值，確定旋轉和位移補償參數；
5、構建誤差補償矩陣確定校正坐標，使用spad陣列構建二維亮度分布圖進行驗證，根據tof測量的時間差，計算光源到傳感器的z軸深度實現三維校正；
6、基于校正坐標分析波前誤差，使用高斯金字塔分解計算不同層的相位偏移差值，進行權重分配計算綜合相位偏移差值，并轉化為波前的偏移角度；>
7、基于多軸控制器對光源進行三維校正，并基于波前的偏移角度調整光源的波前相位，對校正調節值進行時間戳標記，并進行數據備份。
8、作為本專利技術所述基于傳感器的光源調節方法的一種優選方案，其中：所述采集圖像數據建立坐標系，包括，
9、通過傳感器采集經過濾波器透射的光斑圖像數據；
10、基于光斑圖像數據的光強波動進行穩定性校驗，基于歷史數據確定波動閾值，若光強波動的變化值超過波動閾值，則判斷為光源波動較大，需對光源進行維護；
11、對光斑圖像數據進行預處理，包括噪聲消除；
12、基于濾波器、傳感器和光源照射地面分別建立傳感器坐標系；
13、濾波器坐標系的原點設置為濾波器中心，且x軸和y軸分別沿濾波器的水平和垂直方向進行設定；
14、傳感器坐標系的原點設置在傳感器的中心，且x軸和y軸分別沿傳感的水平和垂直方向對齊。
15、作為本專利技術所述基于傳感器的光源調節方法的一種優選方案，其中：所述構建旋轉矩陣和位移向量計算幾何誤差值，確定旋轉和位移補償參數，包括，
16、基于濾波器坐標系和傳感器坐標系之間的旋轉關系，定義旋轉矩陣，表示為：
17、；
18、其中表示旋轉矩陣，和分別表示濾波器坐標系相對于傳感器坐標系的偏移旋轉角度的正弦值和余弦值；
19、基于濾波器坐標系和傳感器坐標系之間的平移關系，定義位移向量，表示為：
20、；
21、其中表示位移向量，表示濾波器在x軸方向上的偏移量，表示濾波器在y軸方向上的偏移量，u表示轉置計算；
22、基于濾波器坐標系中的點進行坐標轉換至傳感器坐標點，表示為：
23、；
24、；
25、其中表示轉換至傳感器坐標系中的點坐標，表示濾波器坐標系中的點坐標，和分別表示點的x軸和y軸坐標，u表示轉置計算；
26、計算濾波器和傳感器坐標系間偏差的歐氏距離，表示為：
27、；
28、其中表示第i個采集光斑的坐標和理想光斑坐標的幾何誤差值，和表示光源光束通過濾波器后在傳感器上被采集的第i個光斑的坐標，和表示濾波器和傳感器在理想安裝條件下的第i個光斑位置坐標；
29、基于歷史幾何誤差值的均值和標準差的和作為位置偏移閾值，若幾何誤差值大于等于位置偏移閾值，則判斷為偏移較大并進行校準；
30、統計采集的光斑坐標總數的幾何誤差并基于最小化幾何誤差值作為目標函數；
31、定義濾波器坐標系相對于傳感器坐標系的旋轉角度和濾波器坐標系原點在傳感器坐標系中的位移向量作為誤差補償，使用旋轉矩陣和位移向量表達濾波器坐標系中的點在傳感器坐標系中的位置，通過最小二乘法對目標函數進行迭代優化求導，求解最佳的濾波器坐標系相對于傳感器坐標系的旋轉角度偏移值與x軸和y軸的平移值作為旋轉和位移補償參數。
32、作為本專利技術所述基于傳感器的光源調節方法的一種優選方案，其中：所述構建誤差補償矩陣確定校正坐標，使用spad陣列構建二維亮度分布圖進行驗證，根據tof測量的時間差，計算光源到傳感器的z軸深度實現三維校正，包括，
33、基于確定的最佳旋轉和位移補償參數重新組成旋轉矩陣和位移向量，并組合構建誤差補償矩陣，表示為：
34、；
35、其中和分別表示角度的余弦值和正弦值，表示誤差補償矩陣；
36、基于誤差補償矩陣，針對需要校準并轉換至傳感器坐標系的點坐標進行校準轉換，得到經過校準后的傳感器坐標系中的校正坐標；
37、使用spad陣列檢測光源反射的光斑并構建光斑的二維亮度分布圖，統計傳感器坐標系經過校準后的校正坐標，計算校正坐標系與二維亮度分布圖的平均歐式距離，基于歷史數據確定驗證閾值，若平均歐式距離大于等于驗證閾值，則判斷為驗證偏差較大，并重新計算旋轉和位移補償參數；
38、通過tof技術測量光脈沖從光源發射的時間和被spad陣列接收到的時間，通過發射的時間和接收到的時間差，作為光脈沖的飛行時間；
39、根據tof測量的時間差，計算光源到傳感器的z軸深度，表示為：
40、；
41、其中表示傳感器的z軸深度，c表示光速，表示tof測量的時間差；
42、基于歷史z軸深度數據的均值和標準差的和作為深度閾值，若計算的傳感器的z軸深度大于等于深度閾值，則判斷為偏差過大，并針對傳感器進行單獨的機械調整。
43、作為本專利技術所述基于傳感器的光源調節方法的一種優選方案，其中：所述基于校正坐標分析波前誤差，使用高斯金字塔分解計算不同層的相位偏移差值，進行權重分配計算綜合相位偏移差值，并轉化為波前的偏移角度，包括，
44、針對校正坐標進一步分析波前誤差，計算傳感器坐標系中的校正光斑坐標與標定的理想光斑坐標的歐氏距離作為校正偏移值，將校正偏移值作為第0層，并使用高斯卷積核進行高斯模糊和降采樣處理作為初始誤差圖像，根據不同尺度的高斯金字塔逐層生成誤差圖像，表示為：
45、；
46、其中表示第k層坐標處的平滑圖像，表示高斯卷積核，其中i和j表示卷積核內相對于中心位置的偏移值，k表示第k層，表示第k層偏移坐標處的誤差值；
47、基于歷史經驗確定最低相似分辨率，并根據構建的多分辨率平滑圖像作為高斯金字塔層完成構建；
48、基本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：包括，
2.根據權利要求1所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述采集圖像數據建立坐標系，包括，
3.根據權利要求2所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述構建旋轉矩陣和位移向量計算幾何誤差值，確定旋轉和位移補償參數，包括，
4.根據權利要求3所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述構建誤差補償矩陣確定校正坐標，使用SPAD陣列構建二維亮度分布圖進行驗證，根據TOF測量的時間差，計算光源到傳感器的z軸深度實現三維校正，包括，
5.根據權利要求4所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述基于校正坐標分析波前誤差，使用高斯金字塔分解計算不同層的相位偏移差值，進行權重分配計算綜合相位偏移差值，并轉化為波前的偏移角度，包括，
6.根據權利要求5所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述基于多軸控制器對光源進行三維校正，并基于波前的偏移角度調整光源的波前相位，包括，
7.根據權利要求6所述的一種基于傳感器的光源調節方法
8.一種基于權利要求1-7任一所述的基于傳感器的光源調節方法的系統，其特征在于：包括，
9.一種計算機設備，包括：存儲器和處理器；所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于：所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述的基于傳感器的光源調節方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的基于傳感器的光源調節方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：包括，
2.根據權利要求1所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述采集圖像數據建立坐標系，包括，
3.根據權利要求2所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述構建旋轉矩陣和位移向量計算幾何誤差值，確定旋轉和位移補償參數，包括，
4.根據權利要求3所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述構建誤差補償矩陣確定校正坐標，使用spad陣列構建二維亮度分布圖進行驗證，根據tof測量的時間差，計算光源到傳感器的z軸深度實現三維校正，包括，
5.根據權利要求4所述的一種基于傳感器的光源調節方法，其特征在于：所述基于校正坐標分析波前誤差，使用高斯金字塔分解計算不同層的相位偏移差值，進行權重分配計算綜合相位偏移差值，并轉化為波前的偏移角度，包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐寶洲，趙良，
申請(專利權)人：易事達光電廣東股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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