本发明实施例涉及高精度检测，尤其涉及一种基于卷帘曝光的曝光控制方法及其曝光装置。
背景技术：
1、目前，激光位移传感器和激光轮廓传感器普遍应用三角反射法的原理，即激光二极管发出的激光束照射到被测物体表面，经慢反射回来的光线通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上。根据被测物体表面距离激光光源的不同，在感光元件矩阵上的成像位置也会有差异，通过计算感光元件矩阵上成像光斑的中心，即可确认被测物体的表面位移。
2、由于不同物体表面的漫反射率差异极大，在同样的激光功率和曝光设置下，测量不同物体时cmos(complementary metal oxide semiconductor，cmos)相机接受到的光强也有很大不同。激光位移(轮廓)传感器的测距原理是依照感光元件矩阵上成像光斑的中心来确认被测物体的表面位移，因此需要通过动态的曝光调整来获得高质量的成像，避免因为曝光不足或过曝引起的光斑变形，进而导致测量精度的损失。
3、现有的曝光算法一般需要多帧曝光尝试来确认合适的曝光参数(如激光功率、曝光时间)，当激光位移(轮廓)传感器扫描材质、颜色突变的区域，或者复杂物体表面时，因为需要额外的cmos相机帧数来调节曝光参数，因此会造成激光位移(轮廓)传感器响应延迟或测量实际帧率下降，影响激光位移(轮廓)传感器在高速测量领域的应用。
4、目前，卷帘曝光(rolling shutter)在拍摄低速运动物体时，图像不易偏移和失真，但仍然存在曝光参数调节速度慢，曝光精度低等问题。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于卷帘曝光的曝光控制方法，尤其涉及um级和亚um级的低速位移测量中，通过激光调制、cmos驱动和曝光参数调节，可以减少cmos曝光调节所需要的时间，大幅提高曝光的精度。
2、第一方面，本申请提供了一种基于卷帘曝光的曝光控制方法，用于控制摄像头传感器的曝光参数，所述曝光控制方法包括：
3、在第k帧曝光之前，判断第k-1帧的曝光图像是否在理想曝光灰度范围内；
4、若为是，按照第k-1帧的曝光参数进行第k帧曝光；k≥2，k为正整数；
5、若为否，第k帧曝光之前，增加曝光检测帧，g为摄像头传感器的增益，
6、所述曝光检测帧的参数设置为：
7、调整第k-1帧的曝光参数为预设倍数后逐行曝光，获取曝光偏大帧和曝光偏小帧；
8、以所述曝光偏小帧的曝光图像为基准，选取曝光光带最大值为中心，偏离最大值预设范围内的曝光区域为曝光筛选区域；
9、将所述曝光偏大帧的曝光参数qm与最大曝光功率pmax的比值作为曝光检测帧中每一行的行曝光时间t＝qm/pmax；
10、设置所述曝光检测帧中每一行的曝光功率呈线性递增，第k行的曝光功率满足如下公式：
11、
12、
13、
14、
15、tframe＝(n-1)tσ+t；1≤k≤n，n为曝光行数；
16、为第k行在行曝光时间t内的起始曝光功率，为第k行在行曝光时间t内的结束曝光功率；为第k行的平均曝光功率；q(k)为所述曝光检测帧第k行的曝光参数；tframe为曝光检测帧的帧曝光时间；p为检测曝光功率；tσ为相邻曝光行之间的时间间隔；g为摄像头传感器的增益；
17、按照所述曝光检测帧的曝光参数逐行曝光，得到所述曝光筛选区域的曝光检测图像；
18、获取所述曝光检测图像中满足理想曝光灰度范围的第k行的曝光参数，以所述曝光检测帧中第k行的曝光参数为理想曝光参数；
19、按照所述理想曝光参数进行第k帧曝光。
20、可选的，获取曝光检测帧中满足理想曝光灰度范围的第k行的曝光参数，以曝光检测帧中第k行的曝光参数为理想曝光参数，包括：
21、记录所述曝光偏小帧中所述曝光筛选区域内所有像素的灰度值，对所有像素的灰度值归一化，获得曝光偏小帧的灰度值归一化值n(k)；
22、获取所述曝光筛选区域的曝光检测图像各像素的灰度值gx(k)；
23、将曝光检测图像的灰度值gx(k)与所述曝光偏小帧的灰度值归一化值n(k)的比值作为期望灰度值gx(k)/n(k)；
24、当所述期望灰度值gx(k)/n(k)在理想曝光灰度范围内，确定第k行的平均曝光参数gx(k)为理想曝光参数q(ki)；其中，i为整数。
25、可选的，调整第k-1帧的曝光参数为预设倍数后逐行曝光，获取曝光偏大帧和曝光偏小帧，包括：
26、采用二分法调整第k-1帧的曝光参数后同时曝光，获取曝光偏大帧和曝光偏小帧。
27、可选的，所述曝光偏大帧的曝光参数为所述曝光偏小帧的曝光参数的2倍。
28、可选的，所述曝光检测帧的最大曝光调节帧数r为的数值向上取整数；
29、中，qmax为曝光最大参数，qmin为曝光最小参数。
30、可选的，所述理想曝光参数介于所述曝光偏大帧的曝光参数和所述曝光偏小帧的曝光参数之间。
31、可选的，按照所述理想曝光参数进行第k帧曝光包括：
32、将所述理想曝光参数分配到激光功率、曝光时间和摄像头传感器的增益；
33、其中，分配比例按照所述激光功率大于所述曝光时间，所述曝光时间大于所述增益。
34、可选的，所述检测曝光功率为所述最大曝光功率的75％～85％。
35、可选的，所述曝光筛选区域的最大值预设范围是曝光光带最大值为中心，曝光光带总直径的10％～13.5％范围内的区域。
36、第二方面，本申请实施例还提供了一种基于卷帘曝光的曝光装置，用于实现第一方面提供所述的曝光控制方法，所述曝光装置包括曝光光源、照明透镜、成像透镜、具有卷帘曝光功能的摄像头传感器、控制系统和数据处理系统；
37、所述控制系统分别与所述摄像头传感器和所述数据处理系统电连接；所述曝光光源和所述摄像头传感器与所述数据处理系统电连接；
38、所述照明透镜位于所述曝光光源的曝光光路上，所述成像透镜位于所述摄像头传感器的感光前端面。
39、综上，本申请提供的基于卷帘曝光的曝光控制方法，通过激光调制、cmos驱动和曝光参数调节，仅需增加一帧曝光检测帧，即可得到下一帧的理想曝光参数，采用理想曝光参数进行下一帧曝光，可以减少cmos曝光调节所需要的时间，同时大幅提高曝光的精度和位移测量精度。
1.一种基于卷帘曝光的曝光控制方法，用于控制摄像头传感器的曝光参数，其特征在于，所述曝光控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，获取曝光检测帧中满足理想曝光灰度范围的第k行的曝光参数，以曝光检测帧中第k行的曝光参数为理想曝光参数，包括：
3.根据权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，调整第k-1帧的曝光参数为预设倍数后逐行曝光，获取曝光偏大帧和曝光偏小帧，包括：
4.根据权利要求3所述的曝光控制方法，其特征在于，所述曝光偏大帧的曝光参数为所述曝光偏小帧的曝光参数的2倍。
5.根据权利要求3所述的曝光控制方法，所述曝光检测帧的最大曝光调节帧数r为的数值向上取整数；
6.根据权利要求3所述的曝光控制方法，其特征在于，所述理想曝光参数介于所述曝光偏大帧的曝光参数和所述曝光偏小帧的曝光参数之间。
7.根据权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，按照所述理想曝光参数进行第k帧曝光包括：
8.根据权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，所述检测曝光功率为所述最大曝光功率的75％～85％。
9.根据权利要求1所述的曝光控制方法，所述曝光筛选区域的最大值预设范围是曝光光带最大值为中心，曝光光带总直径的10％～13.5％范围内的区域。
10.一种基于卷帘曝光的曝光装置，用于实现权利要求1-9任一项所述的曝光控制方法，其特征在于，所述曝光装置包括曝光光源、照明透镜、成像透镜、具有卷帘曝光功能的摄像头传感器、控制系统和数据处理系统；
