线光谱共聚焦高精度标定方法技术

本发明专利技术公开了一种线光谱共聚焦高精度标定方法

【技术实现步骤摘要】
线光谱共聚焦高精度标定方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于光谱共聚焦领域，尤其涉及一种线光谱共聚焦高精度标定方法
、
系统
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]光谱共聚焦是一种利用光学方法的非接触式三维测量技术，其将光源出射的宽谱复色光通过色散透镜汇聚于轴向的不同位置，只有满足共焦条件的单色光可以最大程度地被光谱仪探测到
。
通过测量峰值波长即可推算出物体表面在轴向的距离
。
依据测量方式可分为点共聚焦系统和线共聚焦系统，均需要依据传感器所拍摄图案，反推出真实的空间坐标
。
而由于色散的非线性
、
色散镜头的畸变
、
成像光谱仪的畸变等因素影响，需要对共聚焦系统进行畸变矫正
。
[0003]传统的畸变矫正方法常用张氏标定法及其改良方法，但在光谱共聚焦系统中，传感器只记录返回的光谱信息，不直接获取所摄物体图像，难以用常规方法标定
。
[0004]基于光谱共焦技术的光谱共焦测量系统利用色散物镜组，使光源在经过色散物镜组聚焦后发生色散，在光轴上形成连续的，距离色散透镜不相同的单色光焦点，从而建立起波长与轴向距离的对应关系，再利用光谱仪等获得待测物体表面反射后的光谱信息，从而得到相应的位置信息
。
若光源为小孔则最终聚焦成像为点，称为点扫描共聚焦；如果光源为过狭缝的线光源，则最终成像为一条扫描线，称为线扫描共聚焦
。
>[0005]专利
CN114754676A
公开了一种线光谱共焦标定方法
、
装置
、
设备
、
系统及存储介质，提出利用标定板在线光谱共焦传感器量程内，采集其测量标定板而形成的传感器成像图像，并进行线位标定
、
峰值标定和间距测试，获得传感器标定结果
。
该方法与点共聚焦系统标定流程相似，仅对系统的轴向进行标定，即仅将传感器图像与轴向位置进行标定，无法对传感器图像上各个点对应的实际横向位置进行标定
。
[0006]综上所述，现有技术主要有以下不足：（1）传统光谱共聚焦系统中，传感器只记录返回的光谱信息，不直接获取所摄物体图像，难以用常规方法标定；（2）现有线光谱共焦标定方法中，仅将传感器图像与轴向位置进行标定，无法对传感器图像上各个点对应的实际横向位置进行标定
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种线光谱共聚焦高精度标定方法
、
系统
、
设备及存储介质
。
[0008]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种线光谱共聚焦高精度标定方法，该方法包括以下步骤：采集标定物反馈的光谱中心点，拟合成合集曲线方程；取任一光谱中心点坐标，带入合集曲线方程，输出与实际坐标差值小于第一阈值
且光谱中心点个数大于第二阈值的坐标集合，拟合成新曲线方程；选取包含光谱中心点个数最多的坐标集合对应的新曲线方程，根据该新曲线方程或特征点坐标与真实坐标的对应关系，计算线光谱共聚焦的标定参数
。
[0009]进一步地，所述合集曲线段与所述中心特征点直接连接或通过连续合集曲线连接
。
[0010]进一步地，所述合集曲线相对于线光源，存在不同高度的特征点
。
[0011]进一步地，所述标定参数的计算采用最小二乘法
。
[0012]进一步地，还包括标定检验，用于检测标定参数是否成功，通过更换或移动标定物，采集标定物变换后的特征点坐标，基于标定参数，计算标定坐标值与标定物变换后对应特征点的真实坐标值的差值，是否在检验阈值范围
。
[0013]进一步地，标定物表面存在已知对应的曲线方程
。
[0014]进一步地，若合集曲线中特征点个数较少或为0时，调整标定物相对线光源距离，使集合曲线中特征点数量较多，提升标定精度
。
[0015]本专利技术还提出了一种线光谱共聚焦高精度标定系统，包括：线光源模块，经透镜组色散后照射到标定物表面；标定反射模块，标定物被线光源照射表面存在多个不同相对线光源高度的特征点，若干特征点相对位置已知；标定运算模块，用于执行上述标定方法
。
[0016]本专利技术还提出了一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行上述标定方法
。
[0017]本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述标定方法
。
[0018]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过对光谱分布图像中像素坐标的曲线方程优化，有效提高了曲线方程拟合的准确度；（2）本专利技术不仅通过旋转和平移，有效增加了特征点的采集个数，使得标定精度得到明显提升，同时通过增加虚拟交点的数量，进一步为标定参数的精度提供数据支持；（3）本专利技术通过建立空间点与像素点之间的一一对应关系，完成像素点到空间点的转换，从而实现线光谱共焦系统的标定；（4）本专利技术利用构造的空间特征点，能够同时标定传感器二维平面与实际空间的轴向横向位置映射关系；（5）本专利技术流程简单，操作方便，有效节省了人工与时间成本；（6）本专利技术中拟合模型简易
、
通用，提高了标定精度
。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：图1是本专利技术中的线光谱共聚焦标定方法流程图；图2是本专利技术中的线光谱共聚焦标定方法实施示意图；
图3是本专利技术中第一实施例的标定物截面及线光谱共聚焦传感器得到的测量信号叠加交点示意图；图4是本专利技术中第二实施例的标定物截面及线光谱共聚焦传感器得到的测量信号叠加交点示意图；图5是本专利技术中第三实施例的标定物截面及线光谱共聚焦传感器得到的测量信号叠加交点示意图；图6是本专利技术中的坐标系示意图
。
实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0021]如图1所示，本实施例首先提供一种线光谱共聚焦高精度标定方法，该方法包括以下步骤：
S1
：采集标定物反馈的光谱中心点，拟合成合集曲线方程；如图2所示，标定物放置在线光谱共聚焦的线光源下方，标定物安装至线光谱共焦传感器量程内；宽光谱的复色光由线光源发出，经镜头中的色散物镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种线光谱共聚焦高精度标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集标定物反馈的光谱中心点，拟合成合集曲线方程；取任一光谱中心点坐标，带入合集曲线方程，输出与实际坐标差值小于第一阈值且光谱中心点个数大于第二阈值的坐标集合，拟合成新曲线方程；选取包含光谱中心点个数最多的坐标集合对应的新曲线方程，根据该新曲线方程或特征点坐标与真实坐标的对应关系，计算线光谱共聚焦的标定参数
。2.
根据权利要求1所述的一种线光谱共聚焦高精度标定方法，其特征在于，所述合集曲线段与所述中心特征点直接连接或通过连续合集曲线连接
。3.
根据权利要求1所述的一种线光谱共聚焦高精度标定方法，其特征在于，所述合集曲线相对于线光源，存在不同高度的特征点
。4.
根据权利要求1所述的一种线光谱共聚焦高精度标定方法，其特征在于，所述标定参数的计算采用最小二乘法
。5.
根据权利要求1所述的一种线光谱共聚焦高精度标定方法，其特征在于，还包括标定检验，用于检测标定参数是否成功，通过更换或移动标定物，采集标定物变换后的特征点坐标，基于标定参数，计算标定坐标值与标定物变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈曦，黄长江，张光宇，曹桂平，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：