扫描畸变自适应矫正的方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的方法、装置、系统及存储介质，方法包括：根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描；根据投射在待采集平面的激光点，采集MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径；为扫描路径建立直角坐标系；根据扫描路径中各激光点在直角坐标系中的坐标数据计算扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量；基于水平畸变量与垂直畸变量对MEMS镜的行列式扫描参数进行矫正处理，以使MEMS镜基于矫正处理后的行列式扫描参数对待采集平面进行行列式扫描。该方法可驱动MEMS镜完成无畸变扫描。完成无畸变扫描。完成无畸变扫描。

【技术实现步骤摘要】
扫描畸变自适应矫正的方法、装置、系统及存储介质


[0001]本专利技术属于光电探测领域，尤其涉及一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的方法、装置、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)是利用微加工工艺和集成电路(IC)工艺把微传感器、微执行器和微控制电路集成到一块或者多块芯片上的微型系统。MEMS从20世纪50年代发展至今，因其微型化、智能化、集成化等众多优点，已经被广泛应用到军民领域，为社会的发展进步做出了贡献。MEMS扫描镜与传统光学扫描镜相比，具有尺寸小、成本低、扫描频率高、响应速度快和功耗低等优点，已经在条形扫描、光通信、激光投影显示、内窥镜等领域得到广泛应用。由于其快速，尺寸小的特点，MEMS扫描镜在扫描式激光雷达领域也具备很好的应用前景。
[0003]对MEMS镜激光雷达而言，通过控制双轴MEMS镜的偏转，对目标表面深度信息进行数据采集，所成距离像可实现较高的成像分辨率。但在实际应用的过程中，在扫描光束离轴入射的情况下，不加调制地控制双轴MEMS镜进行行列式扫描会使扫描区域具有明显的畸变，畸变是由离轴光束从扫描镜到扫描平面的轨迹变化引起的。传统的畸变矫正方法是使用光学元件对出射光路进行矫正，但光束在光学元件中传播会导致能量的损失，使得激光雷达的最大探测距离减小。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的方法、装置、系统及存储介质。
[0005]本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0007]本专利技术公开的一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的方法，包括：
[0008]根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描；其中，所述MEMS镜在进行行列式扫描时会向所述待采集平面投射激光点；
[0009]根据投射在所述待采集平面的激光点，采集所述MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径；其中，所述扫描路径由多个激光点构成；
[0010]为所述扫描路径建立直角坐标系；
[0011]根据所述扫描路径中各激光点在所述直角坐标系中的坐标数据计算所述扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量；
[0012]基于所述水平畸变量与所述垂直畸变量对所述MEMS镜的行列式扫描参数进行矫正处理，以使所述MEMS镜基于矫正处理后的行列式扫描参数对所述待采集平面进行行列式扫描。
[0013]进一步地，所述根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描，包括：
[0014]读取预先加载的行列式扫描参数中多个扫描点；其中，一个扫描点对应一个水平扫描角和一个俯仰扫描角；
[0015]将多个扫描点转换为对应电压值，以通过所述电压值驱使所述MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描。
[0016]进一步地，所述根据投射在所述待采集平面的激光点，采集所述MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径，包括:
[0017]根据所述MEMS镜进行行列式扫描的频率对所述待采集平面进行拍摄，得到多帧图像；其中，每帧图像的获取频率与所述MEMS镜进行行列式扫描的频率相同，且每帧图像上对应有所述MEMS镜投射在所述待采集平面上的激光点；
[0018]对所述多帧图像进行二值化处理，提取所述多帧图像中的激光点；
[0019]将提取得到的激光点按照所述MEMS镜进行行列式扫描的路径进行排布，得到所述扫描路径。
[0020]进一步地，所述根据所述扫描路径中各激光点在所述直角坐标系中的坐标数据计算所述扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量，包括：
[0021]提取所述扫描路径的激光点在同一行中第一坐标数据，并提取所述扫描路径的激光点在同一列中第二坐标数据；
[0022]根据所述第一坐标数据中的纵坐标计算垂直方向的垂直畸变量；
[0023]根据所述第二坐标数据中的横坐标计算水平方向的水平畸变量。
[0024]进一步地，所述基于所述水平畸变量与所述垂直畸变量对所述MEMS镜的行列式扫描参数进行矫正处理，以使所述MEMS镜基于矫正处理后的行列式扫描参数对所述待采集平面进行行列式扫描，包括：
[0025]基于所述垂直方向的垂直畸变量对所述行列式扫描参数中的俯仰扫描角进行矫正，得到矫正后的俯仰扫描角；
[0026]基于所述水平方向的水平畸变量对所述行列式扫描参数中的水平扫描角进行矫正，得到矫正后的水平扫描角；
[0027]基于所述矫正后的俯仰扫描角与所述矫正后的水平扫描角控制所述MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描。
[0028]进一步地，通过以下公式计算矫正后的俯仰扫描角：
[0029][0030]其中，β
′
A
为所述行列式扫描参数中扫描点A矫正后的俯仰扫描角，α
A
为所述行列式扫描参数中扫描点A的水平扫描角，α
max
为所述行列式扫描参数中数值最大的水平扫描角，β
A
为所述行列式扫描参数中扫描点A的俯仰扫描角，β
A
为所述行列式扫描参数中扫描点A的俯仰扫描角，y2为第一坐标数据的纵坐标，y1为第一坐标数据的另一个纵坐标；其中，y2所在的激光点与y1所在的激光点在所述扫描路径的同一行中。
[0031]进一步地，通过以下公式计算矫正后的水平扫描角：
[0032][0033]其中，α
′
B
为所述行列式扫描参数中扫描点B矫正后的水平扫描角，α
B
为所述行列式扫描参数中扫描点B的水平扫描角，β
B
为所述行列式扫描参数中扫描点B的俯仰扫描角，β
max
为所述行列式扫描参数中数值最大的俯仰扫，x3为第二坐标数据的一个横坐标，x4为第二坐标数据的另一个横坐标，其中，x3所在的激光点与x4所在的激光点在所述扫描路径的同一列中。
[0034]本专利技术还公开一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的装置，包括：
[0035]初始行列式扫描模块，配置为根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描；其中，所述MEMS镜在进行行列式扫描时会向所述待采集平面投射激光点；
[0036]扫描路径获取模块，配置为根据投射在所述待采集平面的激光点，采集所述MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径；其中，所述扫描路径由多个激光点构成；
[0037]直角坐标系建立模块，配置为为所述扫描路径建立直角坐标系；
[0038]畸变量获取模块，配置为根据所述扫描路径中各激光点在所述直角坐标系中的坐标数据计算所述扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量；
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS镜扫描畸变自适应矫正的方法，其特征在于，包括：根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描；其中，所述MEMS镜在进行行列式扫描时会向所述待采集平面投射激光点；根据投射在所述待采集平面的激光点，采集所述MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径；其中，所述扫描路径由多个激光点构成；为所述扫描路径建立直角坐标系；根据所述扫描路径中各激光点在所述直角坐标系中的坐标数据计算所述扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量；基于所述水平畸变量与所述垂直畸变量对所述MEMS镜的行列式扫描参数进行矫正处理，以使所述MEMS镜基于矫正处理后的行列式扫描参数对所述待采集平面进行行列式扫描。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先加载的行列式扫描参数控制MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描，包括：读取预先加载的行列式扫描参数中多个扫描点；其中，一个扫描点对应一个水平扫描角和一个俯仰扫描角；将多个扫描点转换为对应电压值，以通过所述电压值驱使所述MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据投射在所述待采集平面的激光点，采集所述MEMS镜进行行列式扫描的扫描路径，包括:根据所述MEMS镜进行行列式扫描的频率对所述待采集平面进行拍摄，得到多帧图像；其中，每帧图像的获取频率与所述MEMS镜进行行列式扫描的频率相同，且每帧图像上对应有所述MEMS镜投射在所述待采集平面上的激光点；对所述多帧图像进行二值化处理，提取所述多帧图像中的激光点；将提取得到的激光点按照所述MEMS镜进行行列式扫描的路径进行排布，得到所述扫描路径。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述扫描路径中各激光点在所述直角坐标系中的坐标数据计算所述扫描路径在水平方向的水平畸变量和垂直方向的垂直畸变量，包括：提取所述扫描路径的激光点在同一行中第一坐标数据，并提取所述扫描路径的激光点在同一列中第二坐标数据；根据所述第一坐标数据中的纵坐标计算垂直方向的垂直畸变量；根据所述第二坐标数据中的横坐标计算水平方向的水平畸变量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述水平畸变量与所述垂直畸变量对所述MEMS镜的行列式扫描参数进行矫正处理，以使所述MEMS镜基于矫正处理后的行列式扫描参数对所述待采集平面进行行列式扫描，包括：基于所述垂直方向的垂直畸变量对所述行列式扫描参数中的俯仰扫描角进行矫正，得到矫正后的俯仰扫描角；基于所述水平方向的水平畸变量对所述行列式扫描参数中的水平扫描角进行矫正，得到矫正后的水平扫描角；
基于所述矫正后的俯仰扫描角与所述矫正后的水平扫描角控制所述MEMS镜对待采集平面进行行列式扫描。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算矫正后的俯仰扫描角：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹杰，伍子雄，郝群，张克俭，吴昊泽，梁龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：