照明场非均匀性探测系统及方法技术方案

本公开提供一种照明场非均匀性探测系统及方法，系统包括：位移控制模块，用于控制运动台带动光电探测器和图像传感器在照明场中移动；照明信号采集模块，用于控制光电探测器以不同采集频率采集不同的响应信号及控制图像传感器采集响应图像；数据处理模块，用于根据不同响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，基于多个视为均匀的照明场获得多个校正后的图像传感器灰度矩阵，对多个校正后的图像传感器灰度矩阵进行拟合得到参数矩阵；非均匀性检测模块，用于根据参数矩阵对响应图像进行校正，利用校正后的响应图像灰度分布的非均匀指标表征照明场内光照强度分布的非均匀性。该系统实现了照明场非均匀性探测的系统性探测。非均匀性探测的系统性探测。非均匀性探测的系统性探测。

【技术实现步骤摘要】
照明场非均匀性探测系统及方法


[0001]本公开涉及照明非均匀性领域，尤其涉及一种照明场非均匀性探测系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，在一些精密加工领域对于一定面积的照明场内光照强度分布的非均匀性有非常高的要求，为了适配被检系统对检测结果的高精度要求，对检测设备的精度，检测结果与被检系统状态的一致性，检测方法的可重复性都有较高要求。
[0003]在实现本公开的过程中发现，图像传感器本身就存在非均匀性问题，不同探测单元在相同条件下的响应输出并非完全相同，导致用图像复现照明场的光照强度分布时，图像传感器本身的不均匀性将对检测结果造成影响，使其无法表征被检系统形成的照明场内光照强度分布的非均匀性，因此，采用光电探测器扫描照明场，根据光电探测器扫描所得的数据以及均匀性指标设置相关的电荷耦合装置CCD(Charge
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coupled Device)图像传感器扫描参数，通过CCD图像传感器的扫描结果对照明场的非均匀性进行评价，这种方式可以提高均匀性检测的精度。
[0004]然而，现有技术中缺乏同时采集光电探测器与CCD数据并对数据进行预处理方便后续数据处理的系统，且相关均匀性检测系统人机交互程度较低，不便于用户使用。

技术实现思路

[0005]鉴于上述技术问题，本公开提供一种照明场非均匀性探测系统及方法，旨在解决照明场非均匀性探测缺乏系统性探测的技术问题。
[0006]本公开实施例第一方面提供一种照明场非均匀性探测系统，包括：位移控制模块，用于控制运动台带动光电探测器和图像传感器在照明场中移动；照明信号采集模块，用于控制光电探测器在照明场中以不同采集频率采集不同的响应信号以及控制图像传感器在照明场中采集响应图像；数据处理模块，用于根据不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，基于多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场获得多个校正后的图像传感器灰度矩阵，并对多个校正后的图像传感器灰度矩阵进行拟合，得到参数矩阵；非均匀性检测模块，用于根据参数矩阵对响应图像进行校正，利用校正后的响应图像灰度分布的非均匀指标表征照明场内光照强度分布的非均匀性。
[0007]根据本公开的实施例，照明信号采集模块还用于控制光电探测器在预设时间段采集照明系统输出的功率来确定照明系统的时域稳定性，在照明系统的时域稳定后，控制光电探测器采集响应信号。
[0008]根据本公开的实施例，照明信号采集模块内配置有数据处理单元、频率设置单元和频率验证单元；在数据处理单元开启的情况下，数据处理单元对光电探测器每次探测的数据进行有效性判断，将有效数据作为响应数据；在数据处理单元关闭的情况下，频率验证单元对光电探测器探测的所有数据作为响应数据；频率设置单元用于设置采集频率；频率
验证单元还用于根据所有数据验证光电探测器采集响应信号的实际频率与采集频率是否一致。
[0009]根据本公开的实施例，数据处理单元配置有第一标志位和第二标志位；在数据处理单元设置为第一标志位的情况下，照明信号采集模块持续保存采集的有效数据；在数据处理单元设置为第二标志位的情况下，照明信号采集模块保存单次采集的所有有效数据的平均值。
[0010]根据本公开的实施例，在采集频率大于频率阈值时，采用异步回调的方式包裹第一标志位。
[0011]根据本公开的实施例，数据处理模块根据不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，具体包括：根据光电探测器在照明场的任一行采集的响应数据的分布曲线的顶点对应的列采集的响应数据的分布曲线获得视为均匀的照明场的纵向尺寸，根据该列采集的响应数据的分布曲线的顶点对应的行采集的响应数据的分布曲线获得视为均匀的照明场的横向尺寸；或者根据光电探测器在照明场的每一行采集的响应数据的分布曲线获取多个初始横向尺寸，将多个初始横向尺寸中最小的初始横向尺寸确定为视为均匀的照明场的横向尺寸；根据光电探测器在照明场的每一列采集的响应数据的分布曲线获取多个初始纵向尺寸，将多个初始纵向尺寸中最小的初始纵向尺寸确定为视为均匀的照明场的纵向尺寸；或者根据光电探测器在照明场的任一行采集的响应数据的分布曲线获取照明场的横向尺寸；根据光电探测器在照明场的任一列采集的响应数据的分布曲线获取照明场的纵向尺寸。
[0012]根据本公开的实施例，数据处理模块基于多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场获得多个校正后的图像传感器灰度矩阵，具体包括：获取以均匀的照明场的横向尺寸和纵向尺寸分别作为图像传感器在横向和纵向的步进长度而采集的各目标位置的所有像素点的图像响应值，分别构成该目标位置的原始图像；对原始图像进行处理，得到校正后的图像，并基于校正后的图像各像素点的灰度得到校正后的图像传感器灰度矩阵。
[0013]根据本公开的实施例，对原始图像进行处理，得到校正后的图像，具体包括：截取每个目标位置的原始图像中以横向尺寸和纵向尺寸为长宽的图像区域，拼接成第一中间图像；对第一中间图像中的各个像素点进行加窗遍历，将不满足预设条件的像素点的图像响应值变更为第一中间图像中窗内所有像素点的图像响应值的均值或中值，得到校正后的图像；或对每个目标位置的原始图像中的各个像素点进行加窗遍历，将不满足预设条件的像素点的图像响应值变更为原始图像中窗内所有像素点的图像响应值的均值或中值，得到每个目标位置对应第二中间图像；截取每个目标位置的第二中间图像中以横向尺寸和纵向尺寸为长宽的图像区域，拼接成校正后的图像。
[0014]根据本公开的实施例，位移控制模块控制运动台带动光电探测器和图像传感器在照明场中“弓”形步进的方式移动。
[0015]本公开实施例第二方面提供一种照明场非均匀性探测方法，包括：通过位移控制模块控制运动台带动光电探测器和图像传感器在照明场中移动；通过照明信号采集模块控制光电探测器在照明场中以不同采集频率采集不同的响应信号以及控制图像传感器在照明场中采集响应图像；通过数据处理模块根据不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度
且光照强度分布视为均匀的照明场，基于多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场获得多个校正后的图像传感器灰度矩阵，并对多个校正后的图像传感器灰度矩阵进行拟合，得到参数矩阵；通过非均匀性检测模块根据参数矩阵对响应图像进行校正，利用校正后的响应图像灰度分布的非均匀指标表征照明场内光照强度分布的非均匀性。
[0016]根据本公开实施例提供的照明场非均匀性探测系统及方法，至少具备以下技术效果：
[0017]通过设置照明模块控制光电探测器和图像传感器在照明场中采集数据，能够实现同时采集光电探测器数据与CCD数据，通过数据处理模块根据所述不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，为图像传感器划定合理区间再进行图像扫描，减少人因误差、机器误差以及环境误差对检测结果的影响，提高探测结果的精确程度，并且，通过同时采集光电探测器数据与CCD数据获取优化后的参数矩阵对响应图像进行校正后的响应图像灰度分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种照明场非均匀性探测系统，其特征在于，包括：位移控制模块，用于控制运动台带动光电探测器和图像传感器在照明场中移动；照明信号采集模块，用于控制所述光电探测器在照明场中以不同采集频率采集不同的响应信号以及所述控制图像传感器在所述照明场中采集响应图像；数据处理模块，用于根据所述不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，基于多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场获得多个校正后的图像传感器灰度矩阵，并对多个校正后的图像传感器灰度矩阵进行拟合，得到参数矩阵；非均匀性检测模块，用于根据所述参数矩阵对所述响应图像进行校正，利用校正后的响应图像灰度分布的非均匀指标表征照明场内光照强度分布的非均匀性。2.根据权利要求1所述的照明场非均匀性探测系统，其特征在于，所述照明信号采集模块还用于控制所述光电探测器在预设时间段采集照明系统输出的功率来确定所述照明系统的时域稳定性，在所述照明系统的时域稳定后，控制光电探测器采集所述响应信号。3.根据权利要求1所述的照明场非均匀性探测系统，其特征在于，所述照明信号采集模块内配置有数据处理单元、频率设置单元和频率验证单元；在所述数据处理单元开启的情况下，所述数据处理单元对所述光电探测器每次探测的数据进行有效性判断，将有效数据作为所述响应数据；在所述数据处理单元关闭的情况下，所述频率验证单元将所述光电探测器探测的所有数据作为所述响应数据；所述频率设置单元用于设置所述采集频率；所述频率验证单元还用于根据所述所有数据验证所述光电探测器采集响应信号的实际频率与所述采集频率是否一致。4.根据权利要求3所述的照明场非均匀性探测系统，其特征在于，所述数据处理单元配置有第一标志位和第二标志位；在所述数据处理单元设置为第一标志位的情况下，所述照明信号采集模块持续保存采集的有效数据；在所述数据处理单元设置为第二标志位的情况下，所述照明信号采集模块保存单次采集的所有有效数据的平均值。5.根据权利要求4所述的照明场非均匀性探测系统，其特征在于，在所述采集频率大于频率阈值时，采用异步回调的方式包裹所述第一标志位。6.根据权利要求1所述的照明场非均匀性探测系统，其特征在于，所述数据处理模块根据所述不同的响应信号获得多个不同光照辐射强度且光照强度分布视为均匀的照明场，具体包括：根据所述光电探测器在所述照明场的任一行采集的响应数据的分布曲线的顶点对应的列采集的响应数据的分布曲线获得所述视为均匀的照明场的纵向尺寸，根据该列采集的响应数据的分布曲线的顶点对应的行采集的响应数据的分布曲线获得所述视为均匀的照明场的横向尺寸；或者根据所述光电探测器在所述照明场的每一行采集的响应数据的分布曲线获取多个初始横向尺寸，将所述多个初始横向尺寸中最小的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，李奕，冯金花，吴斯翰，张绍宇，何渝，赵立新，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：