CN110646807A - 一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法 - Google Patents

一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法 Download PDF

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许永童
许用疆
谢勇
田敏
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Abstract

本发明公开了一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，***开始工作，打开激光器，同时打开图像采集模块触发信号，图像采集***开始工作，持续一段时间后完成第一次信号采集；然后再次打开图像采集模块触发信号，进行第二次图像信号采集，此时采集到的图像信号为无激光照射时，***采集到的噪声信号及环境光信号波形；将两次采集到的信号在***中进行差分运算，得到去除噪声及环境光之后的信号波形；差分计算处理的信号波形传送到后端参与三角测量***位置信息的计算，完成一次位置信息的输出。本发明只对电路的处理时序进行优化并通过一定的算法，来达到增强抗环境光干扰的能力。

Description

一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法
技术领域
本发明涉及激光三角测量技术领域，特别涉及到一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法。
背景技术
在激光三角测量***中，通常是增加窄带滤光片来阻止环境光对图像传感器的干扰，起到一定的效果；但是当环境光较强烈或环境光中有波长成分与激光三角测量***的激光波长在相同区间时，窄带滤光片就失去了效果，图像传感器的波形也将发生严重的变形从而导致测量结果出现较大的偏差。
现有的三角测量***中，通常的技术方案是通过在机构上增加窄带滤光片，以减少环境光的影响。
公开号为CN109788216A的专利文献中公开了一种TOF抗干扰的处理方案，该方案将抗环境光处理的方案集成到TOF芯片中，以达到芯片具有抗环境光的能力。然而，该专利中提到的方案芯片只能适用于TOF测量***，无法适用于激光三角测量***中。
现有技术中采用窄带滤光片来减少环境光的方案中，当环境光较强烈或环境光中存在波长与***激光波长相同区间的光谱时，图像传感器的波形将产生严重的变形，从而导致测量结果的不准确。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，***包括激光器、图像采集模块和信号处理装置，包括如下步骤：
1)、***开始工作；
2)、打开激光器；
3)、同时打开图像采集模块触发信号；
4)、图像采集模块开始工作，持续设定时间后，完成第一次信号采集，此时采集到的图像信号为有激光时的信号；
5)、然后再次打开图像采集模块触发信号，
6)、进行第二次图像信号采集，此时采集到的图像信号为无激光照射时，***采集到的噪声信号及环境光信号波形；
7)、将两次采集到的信号通过信号处理装置在***中进行差分运算，得到去除噪声及环境光之后的信号波形；
8)、差分计算处理的信号波形传送到后端参与三角测量***位置信息的计算，完成一次位置信息的输出；
9)、等待下一次处理过程。
进一步的，所述图像采集模块包括图像传感器，所述图像传感器为线阵图像传感器，受到触发信号后，图像传感器开始感光，并将光信号转换为电平信号，输出为离散的电平信号；图像传感器经过触发和AD转换后，输出数字信号。
进一步的，将差分后的数据整体增加相应的幅值，用于避免数据出现负值。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明在现有激光三角测量***方案中，不改变***的硬件或结构架构，只对电路的处理时序进行优化并通过一定的算法，来达到增强抗环境光干扰的能力。
本发明从软件时序上面着手，改善激光三角测量***抗环境光干扰的能力，不增加***的硬件成本及费用；本发明在第一轮数字传送过程中，并行进行第二轮的数据采集，有效的提高了***的效率，不影响终端数据传送的速率；本发明可以有效的减少日光灯、太阳光等类型环境光对三角测量***的影响，提高了***测量精度。
附图说明
图1为激光三角测量抗环境光干扰时序图。
图2为激光三角测量抗环境光干扰的处理流程。
图3为图像传感器改善后时序。
图4为室内环境去环境光。
图5为手电筒倾斜角度环境光影响去除。
图6为手电筒垂直角度环境光影响去除。
图7为模拟日光照度抗环境光算法效果对比。
图8为一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的***框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1～图8，本发明所述的一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，***包括激光器、图像采集模块和信号处理装置，包括如下步骤：
1)、***开始工作；
2)、打开激光器，持续时间为T1；
3)、同时打开图像采集模块触发信号，进行1次触发；
4)、图像采集***开始工作，持续一段时间后，完成第一次信号采集，此时采集到的图像信号为有激光时的信号，完成时间为T2；
5)、然后再次打开图像采集模块触发信号；
6)、图像二次采集，完成时间为T3。进行第二次图像信号采集，此时采集到的图像信号为无激光照射时，***采集到的噪声信号及环境光信号波形；
7)、信号处理，完成时间为T4。将两次采集到的信号通过信号处理装置在***中进行差分运算，得到去除噪声及环境光之后的信号波形，；
8)、差分计算处理的信号波形传送到后端参与三角测量***位置信息的计算，完成一次位置信息的输出；
9)、等待下一次处理过程。
图像采集模块包括图像传感器，所述图像传感器为线阵图像传感器，受到触发信号后，图像传感器开始感光，并将光信号转换为电平信号，输出为离散的电平信号；图像传感器经过触发和AD转换后，输出数字信号。
本***包括激光器1、光阑2、带通滤光片3、被测物4、窄带滤光片5、聚焦装置6、图像传感器7和信号处理装置8。光阑包括一基板以及形成于基板的光阑孔，光阑孔的中心位置与激光器向被测物发射光形成的光路的光轴位置相对应。光从激光器产生后，经过光阑的限制作用，使发出的光光斑显著减小，在遇到发射物光产生漫反射，漫反射回来的光经过带通滤光片与窄带滤光片，到达聚焦装置，经过聚焦装置的聚焦作用，光斑将落在图像传感器的某一区域，并在图像传感器上产生光电效应，图像传感器输出特定的电信号，经过信号处理装置信号处于与计算后，计算被测物的位置信息。
为防止差分后计算的数据出现负值，将差分后的数据整体增加一定的幅值，避免数据出现负值。
在本方案中，因图像传感器需要经过两次数据采集，并转换为数字信号，按照图二的处理流程，在完成数据传送后再进行下一轮的工作，这个过程比较耗时；经过优化的流程是在前一轮的数据处理传送过程中进行同步处理下一轮的数据采集，可以提高***效率。优化后的流程参考图3所示。
正常室内环境下，采用去环境光算法，数据影响不大，可以忽略。
将手电筒光束水平倾斜约30°照射到传感器的表面，手电筒照度约为1000lux(备注：40w日光灯照度约为700lux)，经过抗环境光干扰算法的处理，输出波形边界形状较好，输出得到优化，如图5所示。
将手电筒光束垂直照射到传感器的表面，手电筒照度约为1000lux，经过抗环境光算法后，明显改善了输出波形，如图6所示。由此可得出，本方法可以有效的去除日光灯等类似照度环境光对激光三角测量***的影响。
采用太阳光模拟器，照度约100000lux，照射到传感器表面，经过抗环境光算法后，明显改善了输出波形，如图7所示。由此可得出，本方法可以有效的去除太阳光等类似照度环境光对激光三角测量***的影响。
本方案针对激光三角***抗环境光干扰的提出的解决方案，涉及到的图像传感器为线阵传感器，该传感器不限于CMOS线阵传感器或CCD线阵传感器。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，***包括激光器、图像采集模块和信号处理装置，其特征在于：包括如下步骤：
1)、***开始工作；
2)、打开激光器；
3)、同时打开图像采集模块触发信号；
4)、图像采集模块开始工作，持续设定时间后，完成第一次信号采集，此时采集到的图像信号为有激光时的信号；
5)、然后再次打开图像采集模块触发信号，
6)、进行第二次图像信号采集，此时采集到的图像信号为无激光照射时，***采集到的噪声信号及环境光信号波形；
7)、将两次采集到的信号通过信号处理装置在***中进行差分运算，得到去除噪声及环境光之后的信号波形；
8)、差分计算处理的信号波形传送到后端参与三角测量***位置信息的计算，完成一次位置信息的输出；
9)、等待下一次处理过程。
2.根据权利要求1所述的基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，其特征在于：所述图像采集模块包括图像传感器，所述图像传感器为线阵图像传感器，受到触发信号后，图像传感器开始感光，并将光信号转换为电平信号，输出为离散的电平信号；图像传感器经过触发和AD转换后，输出数字信号。
3.根据权利要求1所述的基于激光三角测量***抗环境光干扰的处理方法，其特征在于：将差分后的数据整体增加相应幅值，用于避免数据出现负值。
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