[发明专利]一种测量靶面大尺度激光光斑的方法及系统

权利要求书

1.一种测量靶面大尺度激光光斑的方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1、安装激光器与光束控制系统，使激光器发射的激光束经光束控制系统变换后垂直照射到靶面上；

S2、将漫反屏的前表面放置在靶面处，并在漫反屏前表面放置标尺或已知尺寸的标示物，激光束照射在漫反屏上；

S3、安装相机与衰减片夹持装置，使光斑、标尺或已知尺寸的标示物位于相机的视场角内，相机入瞳轴线与漫反屏垂直；

S4、根据辐照在漫反屏上激光的强弱调节相机快门、曝光量、衰减片以及激光器发射功率，使得漫反屏上的无激光区域像素的灰度值较小，而激光光斑最强区域像素的灰度值接近饱和值但不饱和；

S5、判断漫反屏上的光斑尺寸是否符合预期，否则通过调整光束控制系统直至靶面处的光斑尺寸满足预期；

S6、将放置在靶面处的漫反屏在靶面内做匀速的水平移动或升降运动或旋转运动；

S7、在漫反屏运动时，保持相机视场不变的情况下连续采集图像，获取光斑在漫反屏前表面不同位置处的多张光斑图像；

S8、对步骤S7采集的多张光斑图像进行长曝光图像数据处理，获取消除“亮点”后的光斑图像；

步骤S8中，所述多张光斑图像进行长曝光图像数据处理过程为：

S81、提取各光斑图像各像素点对应的灰度值、即各图像的灰度值矩阵A_ij，i、j表征灰度值矩阵的行和列、即光斑图像的高和宽；

S82、求取多张光斑图像灰度值矩阵的算术平均值，获得长曝光图像灰度值矩阵S_ij，其中n为拍摄的光斑图像数量；

S83、根据步骤S82获得的长曝光图像灰度值矩阵S_ij生成新的光斑图像，即获得消除“亮点”后的光斑图像。

2.根据权利要求1所述测量靶面大尺度激光光斑的方法，其特征在于,步骤S2中，所述标尺或已知尺寸的标示物为带水平和竖直刻度的十字标尺。

3.根据权利要求1所述测量靶面大尺度激光光斑的方法，其特征在于,步骤S6中，漫反屏做水平移动或升降运动或旋转运动的速度v满足：v×Δtd，其中，Δt是步骤S7中相机连续拍摄两幅图像的时间间隔，d为“亮点”的尺度，漫反屏以速度v运动时所述相机拍摄的图像保持清晰。

4.根据权利要求1所述测量靶面大尺度激光光斑的方法，其特征在于,步骤S7中，相机连续拍摄至少十张光斑图像。

5.一种测量靶面大尺度激光光斑的系统，其特征在于，包括：

激光器：用于产生激光束；

光束控制系统：用于对激光器输出的光束进行变换，控制靶面处的激光光斑尺寸；

相机：用于拍摄光斑图像，相机入瞳轴线应与漫反屏垂直；

衰减片夹持装置及衰减片：用于控制进入相机光瞳内的激光能量；

漫反屏：用于进行光束散射变换，放置在靶面处，具有良好的朗伯散射特性；

磁流体旋转机构：用于支撑、固定漫反屏，并控制漫反屏在靶面内的转动；

竖向移动机构：用于支撑磁流体旋转机构，并控制磁流体旋转机构在竖直方向的移动、即控制漫反屏在靶面内上下移动；

水平移动机构：固定在光学平台上，用于支撑竖向移动机构，并控制竖向移动机构在水平方向的移动、即控制漫反屏在靶面内左右方向移动；

旋转伺服反馈控制系统：用于控制磁流体旋转机构；

平移伺服反馈控制系统：用于控制竖向移动机构和水平移动机构在竖向与水平方向移动；

控制电脑：用于控制激光器、相机的启闭，接收相机拍摄的多张光斑图像并进行权利要求1至4任一项所述的长曝光图像数据处理，输出消除“亮点”后的光斑图像。