光柵式結構光傳感器原理分析

例如，采用二位二進制碼對攝像機接受的光條處理后得到“001101”，按二位一組對該序列進行分組，只可能有兩種結果：“00”“11”“01”和“0”“01”“10”“1”。前者對應的分組序號為0、1、3這顯然是與編碼規則相矛盾的。后者對應的分組序號為未知、1、2、未知，這是符合編碼規則的。據此可得到前面的未知光條為0分組第二根光條，后面的未知光條為3分組第一根光條?？梢姡晥鲋械拿扛鈼l都可以有效地識別出來。

對于表面法向基本不變或變化很小的物體，由文獻[1]可知，將寬窄光條的寬度比做成2:1,即可以非常有效地將寬窄光條區分開來。記threshold1=1.5,threshold2=0.6。則若Δ1/Δ2>threshold1=1.5,可判斷1為寬光條，2為窄光條；若Δ1/Δ2Δ1/Δ2的值，直到出現前兩種情況，我們就可以判斷出光條到底為寬或窄。（Δ1/Δ2分別為光條1、2在象面投影的寬度）。

3.2偽隨機序列編碼方法

前面講的n位二進制編碼方法可以對n.n2個光條進行編碼。當n增大時，能夠編碼的光條數增加很快。但是，我們衡量一種編碼方法優劣的主要標準是解碼所需信息的多少，解碼所需的信息量越少越好。

在n位二進制編碼中，為確保能夠正確譯碼，至少需要接受到3n-1個連續的光條。對于n=4的情況，能對64個光條進行編碼。但要正確譯碼，則至少需要接收到連續11個光條。現在我們要考慮的問題是能否盡量減少譯碼所需的光條數。研究發現：M序列[7]能夠使譯碼所需的信息減少。

下面先來講述M序列的構成。設一無限長二元序列各元素之間存在下列關系：

Xi=a1Xi-1a2Xi-2…apXi-p(2)

其中：i=p+1,p+2,…,系數a1,a2,……,ap-1取值0或1,系數ap總和為1,表示模2的和。

只要適當地選擇系數a1,a2,……,ap,就可以使序列以(2p-1)bit的最長周期循環。這種最長周期的二值序列就稱為M序列。

取X4=1,X3=0,X2=1,X1=0,

令Xi=Xi-3Xi-4則可得X15,X14,……X1如下：111100010011010。我們發現對于任意連續的4個x,其二進制值均不相同，故只要知道了任意連續的4個x,即可知道這組x在序列中所處的位置，從而進行有效的譯碼。

對M序列譯碼所需的信息比n位二進制碼少，當p=6時，可以對63根光條進行編碼，這時在視場中只要看到連續的6根光條即可進行譯碼；而對于n位二進制編碼如果對64根光條進行了編碼，譯碼則需要11根光條。

用二維數組a[15][4]存放每相鄰4根光條的編號。例如，第12、11、10、9根光條其二進制表示為1000,則a[8]={12,11,10,9};第8、7、6、5根光條，其二進制表示為1001,則a[9]={8,7,6,5}。假設我們得到連續的4根光條二進制表示為1001,則通過查數組a的第9行，得到這4根光條的序號分別是8、7、6、5譯碼完成。

可見，通過光柵式結構光傳感器的編碼在一定程度上解決了光條的識別問題，提高了傳感器的使用范圍。若物體的表面有些地方法向變化非常劇烈，按照上面的方法需將寬窄光條的比值做得很大，而為了保證光條中心的計算精度窄光條又不能做得太窄，若單單通過提高寬窄光條的比值，必然導致視場中的光條急劇減少。由于法向變化非常劇烈的地方是很少的，通過糾錯編碼技術就可以將光條的寬度局部反轉的地方糾正過來，使問題得到解決。