一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法与流程

本发明属于激光成像技术领域，具体涉及一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法。

背景技术：

随着激光助视成像技术的发展，出现了激光照明器焦距的变化同摄像机视场相匹配的研究。

济南神戎电子有限公司的名称为“激光照明器的同步变焦装置”的发明专利申请(CN200710015483.2)，公开了一种能够使激光器光源照明角度和镜头焦距同步变化的技术，保证在镜头焦距的变化范围内使激光器的照明角度与镜头的视场大小达到最佳匹配效果。

采用这种方案的激光主动成像系统，当观察远距离目标时，摄像机焦距较大视场较小，相应地激光器发散角较小；需要观察近距离目标时，摄像机焦距变小视场变大，为了适应摄像机视场，激光器发散角随之同步增大。

但是对于一种特殊情况：当需要观察近距离处目标的某一个局部的详细信息时，需要将摄像机视场收缩到那一局部区域，即增大焦距。此时，按照预先的同步变焦策略，激光器的光斑将同步聚焦到那一局部区域。这里的一个突出问题是，若保持激光峰值功率不变，则聚焦之后的激光束照射到那一局部区域的光能量增加，此时可能会导致摄像机出现过饱和现象。尤其是在同一距离远处当激光束发散角改变太大时，这一现象更为明显，不利于对特定目标的局部进行详细观察。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法，对摄像机输出的图像均值亮度进行实时自动检测，确保激光照射能量与摄像机输出的图像亮度达到优化匹配。

本发明具体采用如下技术方案实现。

一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法，当摄像机进行焦距调整时，对摄像机输出的图像均值亮度进行实时自动检测，若图像亮度不能满足应用要求，则进行如下之一的操作：

(1)当激光功率保持不变时，自动改变激光光斑大小；

(2)当光束发散角保持不变时，自动改变激光输出能量；

(3)同时改变激光光斑大小和激光输出能量。

其中，自动改变激光光斑大小的方式为，图像亮度过大则调节增大激光光束的发散角，图像亮度过小则调节减小激光光束的发散角。

其中，自动改变激光输出能量的方式为，图像亮度过大则减小激光器的触发电流，图像亮度过小则增大激光器的触发电流。

其中，同时改变激光光斑大小和激光输出能量的方式为，图像亮度过大则调节增大激光光束的发散角并同时减小激光器的触发电流，图像亮度过小则调节减小激光光束的发散角并同时增大激光器的触发电流。

本发明的一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法，采用对摄像机输出的图像均值亮度进行实时自动检测的技术手段，使得激光器的输出能量与摄像机的焦距调整实现自适应调整，确保激光照射能量与摄像机输出的图像亮度达到优化匹配，从而得到最优质量的视频图像。

附图说明

图1是现有技术中激光距离选通成像系统及工作原理示意图之一；

图2是现有技术中激光距离选通成像系统及工作原理示意图之二。

具体实施方式

为了本发明能够被更好的理解和实施，以下将结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

激光距离选通成像技术，是利用脉冲激光器和CMOS选通成像器，以激光反射回来的时间先后顺序区分不同距离上的散射光和目标反射光，使得目标的反射光刚好在成像器的选通时间内到达成像器并由CMOS进行采集成像。

具体成像方法如附图1-2所示。

首先，由控制器指令激光器向目标方向发射出高能量的短脉冲，激光脉冲在行进的过程中遇到颗粒或障碍物时会向后反射，只是在目标物体反射的激光回波到达成像器之前，控制系统把选通门关闭，此时激光回波不会在CMOS选通成像器上进行成像，只有照射到目标物体的激光回波到达成像器时，控制系统才打开选通门，接收来自目标物体的激光反射光，在CMOS成像器上进行成像。在这一过程中，需要通过设置选通门的开关时间以确定成像距离。

基于以上的激光距离选通成像技术，本发明提出了一种激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法，当摄像机进行焦距调整时，对摄像机输出的图像均值亮度进行实时自动检测，若图像亮度不能满足应用要求，则进行如下之一的操作：

(1)当激光功率保持不变时，自动改变激光光斑大小；

(2)当光束发散角保持不变时，自动改变激光输出能量；

(3)同时改变激光光斑大小和激光输出能量。

其中，自动改变激光光斑大小的方式为，图像亮度过大则调节增大激光光束的发散角，图像亮度过小则调节减小激光光束的发散角。

其中，自动改变激光输出能量的方式为，图像亮度过大则减小激光器的触发电流，图像亮度过小则增大激光器的触发电流。

其中，同时改变激光光斑大小和激光输出能量的方式为，图像亮度过大则调节增大激光光束的发散角并同时减小激光器的触发电流，图像亮度过小则调节减小激光光束的发散角并同时增大激光器的触发电流。

上述的亮度过大或过小通过设定阈值进行判断。若检测值大于某阈值一，则判断为图像亮度过大；若检测值小于某阈值二时，则判断为图像亮度过小。

以下将结合一个具体实施方式对本发明的激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法进行直观的说明。

摄像机由于焦距拉长而导致视场变小，相应地助视激光的光斑由大变小，但是这个变小的光斑明显会太亮。

当摄像机的焦距由小变大后，在长焦时若检测到输出视频图像的亮度超过预先设定亮度阈值一，则应该采取相应措施来降低激光光斑的亮度。使用本发明的激光助视成像图像亮度与焦距自适应的方法能够很好地解决这个问题。

在本发明中图像的亮度监测可利用视频流检测技术，也可使用常规的光度计或其他光敏装置，将图像亮度变化转换为电流或电压的形式，进而生成电信号对激光器进行自适应控制。

改变激光器发散角或触发电流的技术手段均属于现有技术，本领域技术人员有能力在现有技术的基础上实现本发明的方法，故在此不作赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。