[發明專利]一種利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法

有效

• 申請號: 201710413440.3
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107270818B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 王毅慶;王子陽;盧乾;張旭東;倪軻娜;蔡惠明
• 申請（專利權）人: 南京大學;南京諾源醫療器械有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A、獲取硬件固定參數：

(A1)確定激光監測CCD獲取的圖像中每個像素邊長對應的實物邊長δ與鏡頭到被照射平面間距離l的關系δ＝f(l)；

(A2)獲取激光出光口光束半徑r₀和激光光源發散角θ，獲取CCD圖像中光斑邊界與光斑中心亮度比η與光斑中心亮度s_o之間的關系η＝g(s_o)；

步驟B、實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度：

(B1)獲取光斑所在區域的CCD圖像，確定光斑區域R；

(B2)獲取光斑區域R的點陣圖像，計算橢圓點陣的短半軸a和長半軸b；

(B3)計算激光與被照射平面法線所夾銳角α，cosα＝a/b；

(B4)計算激光探頭中心與被照射平面間距離h′：

2.根據權利要求1所述的利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法，其特征在于，所述步驟(A1)具體包括：

(A1.1)測量實物的某一邊長k；

(A1.2)變換鏡頭到被照射平面間距離組成集合L{l₁,l₂,...,l_n}，獲取不同距離下的CCD圖像，并計算不同CCD圖像中實物的邊長所占像素個數，組成集合P{p₁,p₂,...,p_n}；其中n為獲取的樣本個數；

(A1.3)采用擬合算法確定l_i與之間的關系δ＝f(l)，其中i＝1,2,..,n。

3.根據權利要求1所述的利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法，其特征在于，所述步驟(A2)包括如下步驟：

(A2.1)固定鏡頭-被照射平面距離l，固定激光發射功率，激光出光口與被照射平面保持垂直，二者間距離為h，測量光斑的半徑r，并獲取CCD圖像；

(A2.2)在獲取的CCD圖像中，搜索亮度最大的點為光斑中心o，其亮度為s_o；

(A2.3)根據δ＝f(l)獲取每個像素邊長對應的實物邊長δ，根據(A2.1)中測量的光斑的半徑r計算光斑半徑的像素長度

(A2.4)根據及光斑中心o的像素坐標，獲取CCD圖像中光斑邊界，在光斑邊界上采集m個點并獲取其亮度值，計算m個亮度值的均值光斑邊界與光斑中心亮度比

(A2.5)改變激光出光口與被照射平面間距離h，重復步驟(A2.1)至(A2.4)，獲取多對(r,h)值和(η,s_o)值，根據r＝r₀+htanθ采用擬合算法計算出激光出光口光束半徑r₀和激光光源發散角θ的值；采用曲線擬合算法獲取η與s_o的關系：η＝g(s_o)。

4.根據權利要求1所述的利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法，其特征在于，所述步驟(B1)具體為：

在獲取的CCD圖像中搜索搜索亮度的最大值s_max，根據η＝g(s_o)獲取當前的光斑邊界與光斑中心亮度比η＝g(s_max)，亮度值不小于s_max*η的區域為亮度區域。

5.根據權利要求1所述的利用監測CCD實時測定激光探頭與被照射面間距離和角度的方法，其特征在于，所述步驟(B2)具體為：

(B2.1)計算橢圓形點陣邊界上任意兩點間坐標距離其中(x_i,y_i)和(x_j,y_j)為橢圓形點陣邊界上的點；取最大值d_ma,＝2b/δ計算出長半軸

(B2.2)計算橢圓形點陣面積之和S＝Nδ²，其中N為點陣區域包含的像素點數目；

(B2.3)計算橢圓形點陣的短半軸