[發明專利]一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法、系統、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011080716.9
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112230236A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 胡祺;左洪昊;丁毅;王棟云;胡國亮;王翔
• 申請（專利權）人: 武漢烽火凱卓科技有限公司
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 王振宇

1.一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述光譜共焦位移傳感器測距計算方法包括以下步驟：

響應于所述光譜共焦位移傳感器的測距請求，光譜儀通過小孔感測到滿足共焦條件的光線顏色信息；

將所述光線顏色信息分解為三刺激值信息，并根據預設轉換關系將所述光線顏色信息的三刺激值轉換為標準色度系統的三刺激值；

根據標準色度系統的三刺激值與物鏡組焦距的函數關系及所述標準色度系統的三刺激值得到所述光譜共焦位移傳感器與待測物體表面共焦的焦距值，并根據所述焦距值換算得到距離值。

2.根據權利要求1所述的光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述預設轉換關系，具體包括：

以R、G、B代表光線顏色信息分解的三刺激值，其中R代表紅色、G代表綠色、B代表藍色，同時以r、g、b代表色度坐標，則：

以X、Y、Z代表標準色度系統的三刺激值，其中，X代表紅色、Y代表綠色、Z代表藍色，同時以x、y、z代表色度坐標，則：

基于預設理想原色的色度坐標表，白點歸一之后的三維x、y、z色度圖可以得到：

將x、y、z與r、g、b分別以X、Y、Z與R、G、B代換，即可獲得光線顏色信息的三刺激值與標準色度系統的三刺激值之間的轉換關系。

3.根據權利要求1所述的光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述標準色度系統的三刺激值與焦距的函數關系具體包括：

對不同波長的光進行線性取樣，并記錄取樣光線在所述標準色度系統的三刺激值及在所述物鏡組下的焦距；

將所述標準色度系統的三刺激值與對應取樣光線的波長進行擬合，獲取所述標準色度系統的三刺激值與所述波長的函數關系作為刺激函數，并將所述波長與物鏡組焦距進行擬合，獲取所述波長與所述物鏡組焦距的函數關系作為焦距函數；

將所述刺激函數與所述焦距函數的波長代換掉，得到所述標準色度系統的三刺激值與所述物鏡組焦距的函數關系。

4.根據權利要求3所述的光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述標準色度系統的三刺激值與對應取樣光線的波長進行擬合具體包括：

利用基于最小二乘法的多項式擬合方法對所述波長及所述標準色度系統的三刺激值數據進行多項式擬合，得到擬合多項式；

根據所述擬合多項式，將所述擬合多項式的真實值與擬合值相減，得到誤差序列；

在所述誤差序列集合中按照波長進行排序，將相鄰差值互為異號的點作為分界點集群中的參數點，所述分界點為相隔預設數量個參數點的參數點，并將預設分界數量的分界點之間的所有參數點作為一個擬合區間；

對每個擬合區間分別進行基于最小二乘法的多項式擬合，并分段輸出標定擬合函數；

將不同區間內擬合的不同多項式進行拼接，得到刺激函數。

5.根據權利要求4所述的光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述多項式擬合具體包括：

其中，多項式擬合的損失函數與擬合函數的構建包括：

f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_kx^k；

其中，f(x)為擬合函數，x為標準色度系統的三刺激值的序列；

R²＝∑(λ-f(x))²；

其中，R²為偏方平方差，λ為波長；

對偏方平方差中的各項a分別求偏導，可得：

其中，n為取樣個數；

由此可得所述刺激函數。

6.根據權利要求4所述的光譜共焦位移傳感器測距計算方法，其特征在于，所述根據所述擬合多項式，將所述擬合多項式的真實值與擬合值相減，得到誤差序列的步驟具體包括：

L(λ)＝(x-f(λ))其中λ為波長，f(λ)為擬合函數，L(λ)為誤差序列。