一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法與流程

2023-05-30 17:47:14

本發明屬於雷射成像技術領域，具體涉及一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法。

背景技術：

隨著雷射助視成像技術的發展，出現了雷射照明器焦距的變化同攝像機視場相匹配的研究。

濟南神戎電子有限公司的名稱為「雷射照明器的同步變焦裝置」的發明專利申請(CN200710015483.2)，公開了一種能夠使雷射器光源照明角度和鏡頭焦距同步變化的技術，保證在鏡頭焦距的變化範圍內使雷射器的照明角度與鏡頭的視場大小達到最佳匹配效果。

採用這種方案的雷射主動成像系統，當觀察遠距離目標時，攝像機焦距較大視場較小，相應地雷射器發散角較小；需要觀察近距離目標時，攝像機焦距變小視場變大，為了適應攝像機視場，雷射器發散角隨之同步增大。

但是對於一種特殊情況：當需要觀察近距離處目標的某一個局部的詳細信息時，需要將攝像機視場收縮到那一局部區域，即增大焦距。此時，按照預先的同步變焦策略，雷射器的光斑將同步聚焦到那一局部區域。這裡的一個突出問題是，若保持雷射峰值功率不變，則聚焦之後的雷射束照射到那一局部區域的光能量增加，此時可能會導致攝像機出現過飽和現象。尤其是在同一距離遠處當雷射束髮散角改變太大時，這一現象更為明顯，不利於對特定目標的局部進行詳細觀察。

技術實現要素：

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法，對攝像機輸出的圖像均值亮度進行實時自動檢測，確保雷射照射能量與攝像機輸出的圖像亮度達到優化匹配。

本發明具體採用如下技術方案實現。

一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法，當攝像機進行焦距調整時，對攝像機輸出的圖像均值亮度進行實時自動檢測，若圖像亮度不能滿足應用要求，則進行如下之一的操作：

(1)當雷射功率保持不變時，自動改變雷射光斑大小；

(2)當光束髮散角保持不變時，自動改變雷射輸出能量；

(3)同時改變雷射光斑大小和雷射輸出能量。

其中，自動改變雷射光斑大小的方式為，圖像亮度過大則調節增大雷射光束的發散角，圖像亮度過小則調節減小雷射光束的發散角。

其中，自動改變雷射輸出能量的方式為，圖像亮度過大則減小雷射器的觸發電流，圖像亮度過小則增大雷射器的觸發電流。

其中，同時改變雷射光斑大小和雷射輸出能量的方式為，圖像亮度過大則調節增大雷射光束的發散角並同時減小雷射器的觸發電流，圖像亮度過小則調節減小雷射光束的發散角並同時增大雷射器的觸發電流。

本發明的一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法，採用對攝像機輸出的圖像均值亮度進行實時自動檢測的技術手段，使得雷射器的輸出能量與攝像機的焦距調整實現自適應調整，確保雷射照射能量與攝像機輸出的圖像亮度達到優化匹配，從而得到最優質量的視頻圖像。

附圖說明

圖1是現有技術中雷射距離選通成像系統及工作原理示意圖之一；

圖2是現有技術中雷射距離選通成像系統及工作原理示意圖之二。

具體實施方式

為了本發明能夠被更好的理解和實施，以下將結合附圖對本發明的技術方案進行詳細的說明。

雷射距離選通成像技術，是利用脈衝雷射器和CMOS選通成像器，以雷射反射回來的時間先後順序區分不同距離上的散射光和目標反射光，使得目標的反射光剛好在成像器的選通時間內到達成像器並由CMOS進行採集成像。

具體成像方法如附圖1-2所示。

首先，由控制器指令雷射器向目標方向發射出高能量的短脈衝，雷射脈衝在行進的過程中遇到顆粒或障礙物時會向後反射，只是在目標物體反射的雷射回波到達成像器之前，控制系統把選通門關閉，此時雷射回波不會在CMOS選通成像器上進行成像，只有照射到目標物體的雷射回波到達成像器時，控制系統才打開選通門，接收來自目標物體的雷射反射光，在CMOS成像器上進行成像。在這一過程中，需要通過設置選通門的開關時間以確定成像距離。

基於以上的雷射距離選通成像技術，本發明提出了一種雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法，當攝像機進行焦距調整時，對攝像機輸出的圖像均值亮度進行實時自動檢測，若圖像亮度不能滿足應用要求，則進行如下之一的操作：

(1)當雷射功率保持不變時，自動改變雷射光斑大小；

(2)當光束髮散角保持不變時，自動改變雷射輸出能量；

(3)同時改變雷射光斑大小和雷射輸出能量。

其中，自動改變雷射光斑大小的方式為，圖像亮度過大則調節增大雷射光束的發散角，圖像亮度過小則調節減小雷射光束的發散角。

其中，自動改變雷射輸出能量的方式為，圖像亮度過大則減小雷射器的觸發電流，圖像亮度過小則增大雷射器的觸發電流。

其中，同時改變雷射光斑大小和雷射輸出能量的方式為，圖像亮度過大則調節增大雷射光束的發散角並同時減小雷射器的觸發電流，圖像亮度過小則調節減小雷射光束的發散角並同時增大雷射器的觸發電流。

上述的亮度過大或過小通過設定閾值進行判斷。若檢測值大於某閾值一，則判斷為圖像亮度過大；若檢測值小於某閾值二時，則判斷為圖像亮度過小。

以下將結合一個具體實施方式對本發明的雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法進行直觀的說明。

攝像機由於焦距拉長而導致視場變小，相應地助視雷射的光斑由大變小，但是這個變小的光斑明顯會太亮。

當攝像機的焦距由小變大後，在長焦時若檢測到輸出視頻圖像的亮度超過預先設定亮度閾值一，則應該採取相應措施來降低雷射光斑的亮度。使用本發明的雷射助視成像圖像亮度與焦距自適應的方法能夠很好地解決這個問題。

在本發明中圖像的亮度監測可利用視頻流檢測技術，也可使用常規的光度計或其他光敏裝置，將圖像亮度變化轉換為電流或電壓的形式，進而生成電信號對雷射器進行自適應控制。

改變雷射器發散角或觸發電流的技術手段均屬於現有技術，本領域技術人員有能力在現有技術的基礎上實現本發明的方法，故在此不作贅述。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。