一种线扫描相机多重曝光方法、装置及扫描设备与流程

1.本发明涉及线扫描相机应用领域，具体涉及一种线扫描相机多重曝光方法、装置及扫描设备。


背景技术：

2.在缺陷检测领域存在亮度剧烈变化的场景，一般的低动态范围的感光传感器会表现为过度曝光或曝光不足，代表着某些区域细节信息的损失，不利于光伏面板等产品的缺陷检测。因此在明暗对比剧烈的环境实现宽动态范围来获取重要细节十分必要。为了增加最终图像的动态范围，基本上有两种方法：一、改进硬件来增加感光组件的动态范围。这对传感器提出更高的要求，提高了研发成本。
3.二、通过软件算法改进。通过使用不同的曝光时间来获取图像数据。获取到图像数据后使用曝光融合算法进行融合，生成宽动态范围图像。
4.现有的多重曝光或长短时曝光技术主要是通过程序修改传感器每次的曝光时间，经典的线扫描相机长短时曝光方案如奇数行短曝光，偶数行长曝光，最终获得2幅图像，用算法将2幅图像合并为一幅，就得到一个hdr图像。
5.曝光融合算法用于将多张不同曝光的低动态范围图像合成为hdr图像，其主要思想是，对多曝光图像序列，取每一张图像中最有价值的部分用于合成。例如，曝光时间长的图像中暗区细节丰富同时噪声水平低，那么暗区就是有价值的部分。一般从对比度、饱和度和亮度三个维度对像素价值进行评估，然后通过计算每张图中每个像素的价值指标当作对应权重，最终通过加权融合的方式得到hdr图像。
6.现有的线扫描相机的多重曝光实现技术包括：中国专利公开文件cn 102143325 a一种自动曝光装置及其方法；中国专利公开文件cn 102369539 a用于多重成像扫描仪的曝光控制；中国专利公开文件cn 103379287 a受光装置、受光方法以及传输系统；中国专利公开文件cn 111263080 a一种基于线扫描相机的渐变曝光方法。
7.其中，中国专利公开文件cn 111263080 a一种基于线扫描相机的渐变曝光方法公开了一种基于线扫描相机的渐变曝光方法，包括以下步骤：s1：通过多次包围曝光 实验获通过经验数值设定曝光范围数值，在逐行扫描时，根据所设定的数值，逐行/列计算出需要的曝光时间，在逐行/列计算曝光时间时，增量以0 .1ms为最小步长，通过上位机软件将曝光范围以参数的形式发送到fpga芯片，发送的参数包括扫描的线数，曝光的起始值与最终值，曝光的变化递增/递减值；s2：fpga根据上位机传来的参数，动态的形成ccd控制波形。
8.现有的线扫描相机多重曝光技术，不同行使用不同的曝光时间进行扫描，以使该行的整体灰度值响应与其他行不同。但更改不同行的曝光时间需要在算法上对采图流程进行复杂的设计，计算量也较大，部分情况下无法适应外观缺陷检测领域大数据流量、高效、实时数据处理的需求。


技术实现要素：

9.本发明提出的一种线扫描相机多重曝光方法、装置及扫描设备，可至少解决上述技术问题之一。
10.为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种线扫描相机多重曝光方法，包括：对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中；所述周期性亮度调节与线扫描相机的扫描行频相对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。
11.进一步地，所述对物体发出的光线进行周期性亮度调节，包括：每隔一段周期时间t，调整一次物体发出的光线的强度；所述周期性亮度调节与线扫描相机的扫描行频相对应，包括：线扫描相机的扫描行频为f，则两次曝光之间间隔时间为1/f；t与1/f之间满足t=1/f。
12.进一步地，所述对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中，包括：对物体发出的光进行反射后发送到线扫描相机中，根据反射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节；或使物体的光透射后进入线扫描相机中，根据透射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节；或将物体发出的光线转换为偏振光，根据偏振片的透振方向与偏振光的偏振方向之间夹角的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节。
13.另一方面，本发明还提出了一种线扫描相机多重曝光装置，包括线扫描相机，还包括：亮度调节装置，用于对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中；所述周期与线扫描相机的扫描行频相对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。
14.进一步地，所述亮度调节装置包括：正多棱柱反光装置，每个侧面具有设定的反射率；所述正多棱柱反光装置的位置与线扫描相机的位置相适应，以使正多棱柱反光装置的每个侧面旋转到特定位置时，能够将物体发出的光线反射进入线扫描相机；动力装置，用于带动正多棱柱反光装置以中心线为轴进行旋转，所述旋转的角速度与线扫描相机的扫描行频对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。
15.进一步地，若线扫描相机进行n重曝光，n为大于2的正整数，则所述正多棱柱反光装置为正n棱柱，所述正n棱柱的每个侧面具有不同的反射率；此时所述动力装置带动所述正n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/n其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。
16.进一步地，若线扫描相机进行n重曝光，n和a为大于1的正整数，则所述正多棱柱反
光装置为正a
×
n棱柱，所述正a
×
n棱柱的侧面每a个为一组，不同组的侧面的反射率不同，相同组内的a个侧面的反射率相同；此时所述动力装置带动所述正a
×
n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/n其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。
17.进一步地，若线扫描相机进行n重曝光，n和a为大于1的正整数，则所述正多棱柱反光装置为正a
×
n棱柱，所述正a
×
n棱柱的侧面每n个为一组，每个组内的侧面的反射率均为r1、r2、......rn；此时所述动力装置带动所述正a
×
n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/(a
×
n)其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。
18.进一步地，所述亮度调节装置包括：圆柱体反光装置，侧面的反射率在圆柱体反光装置沿着中心线旋转时发生周期性变化；所述圆柱体反光装置的位置与线扫描相机的位置相适应，以使圆柱体反光装置在旋转的过程中，侧面能够将物体发出的光线反射进入线扫描相机；动力装置，用于带动圆柱体反光装置以中心线为轴进行旋转，所述旋转的角速度与线扫描相机的扫描行频对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。
19.进一步地，线扫描相机开始采集图像数据之前，还要进行如下步骤：使用具有设定条纹或颜色的条形光源，正对所述线扫描相机多重曝光装置入射；正多棱柱反光装置按照设定角速度进行旋转，开启线扫描相机，按照设定的扫描行频f进行扫描；若所述线扫描相机未扫描到所述条形光源的图像，则线扫描相机暂停扫描，间隔时间t后再次开启线扫描相机；间隔时间t在t到t+1/f之间递增，直到所述线扫描相机扫描到所述条形光源的图像；其中t为任意时间。
20.又一方面，本发明还提出一种扫描设备，包括：平台，承载有被拍摄物体，并带动被拍摄物体以设定速度相对平台运动；上述的线扫描相机多重曝光装置，安装在平台上，用于获取被拍摄物体的图像。
21.本发明的有益效果如下：（1）针对现有技术的不足，本发明的线扫描相机在扫描时不需要更改其每次的曝光时间，且后续数据传输过程继续按照普通模式进行传输，不影响线扫描相机高效、实时数据处理的需求。且获取的图像数据与采用现有技术的多重曝光算法获取的数据相同，可以进行同样的曝光融合算法得到hdr图像。
22.（2）本发明从物体投射光线的强度上入手，可以通过机械的设计来实现以前由算法实现的功能，降低了算法运算的复杂性，简化了线扫描相机的设计难度。
附图说明
23.图1是本发明实施例1的线扫描相机多重曝光装置示意图；
图2是本发明实施例1中正多棱柱反光装置示意图；图3是本发明实施例1中线扫描相机扫描数据拼接原理图；图4是本发明实施例1中一种正多棱柱反光装置表面反射率分布图；图5是本发明实施例1的一种扫描过程光路图；图6是本发明实施例2中一种正多棱柱反光装置表面反射率分布图；图7是本发明实施例3的线扫描相机多重曝光装置示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
25.本实施例的线扫描相机多重曝光装置包括线扫描相机和亮度调节装置，物体发出的光经过亮度调节装置发送到线扫描相机中，亮度调节装置能够周期性地改变物体发出的光的亮度，且该周期变化与线扫描相机的行频相对应，以使线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。
26.如图2所示，亮度调节装置包括一个正多棱柱反光装置，从垂直于任意一条棱的方向去横截该正多棱柱反光装置，得到的横截面是正多边形，包括三角形，正方形，正五边形等，其中穿过该正多棱柱反光装置上下两个面中心点的线为正多棱柱反光装置的中心线。该正多棱柱反光装置的每一个侧边均能够反射光线且具有不同的反射率。不同的侧边的反射率不同，在一个优选的实施例中，可沿顺时针/逆时针方向，从设定的最小值到设定的最大值之间等值递增。具体地，该正多棱柱反光装置的每一个侧边为反射率不同的反光平面玻璃。亮度调节装置还包括受控的动力装置，可为受控的电机，用于带动正多棱柱反光装置沿中心线旋转。
27.多重曝光装置的整体结构如图1所示，正多棱柱反光装置的中心线与线扫描相机的线扫描传感器平行。从物体发出的光线先到达正多棱柱反光装置的一个侧面，该侧面将光线反射后正好投影到线扫描传感器上。由于该正多棱柱反光装置的侧面反射率的取值在0到1之间，则从物体发出的光线经过反射后将发生亮度的改变。若原光强为l，反射后光强为l1，反射率为r，则有l1=r
×
l2。
28.本实施例的多重曝光装置的工作流程如下：根据多重曝光的需求，如需要进行n重不同的曝光时间，n大于2，即线扫描相机在扫描过程中，连续n次的曝光时间不同。此时亮度调节装置中的正多棱柱反光装置为正n棱柱体，该正n棱柱体的n个侧边的反射率分别为r1、r2、r3、......rn。
29.被拍摄物体与多重曝光装置发生相对运动，运动速度为v，具体的，可以使被拍摄物体以速度v相对多重曝光装置，沿垂直于线扫描相机的扫描线的方向运动；或，多重曝光装置以速度v相对被拍摄物体沿垂直于线扫描相机的扫描线的方向运动。
30.线扫描相机按照设定的行频f进行扫描，某一曝光时间内，物体的一部分发出的光线通过正多棱柱反光装置上某一侧面的反射到达线扫描相机的传感器，该侧面对光线的反
射率为r1。线扫描相机到达下一曝光时间时，正多棱柱反光装置通过旋转，反光面变为反射率为r2的正多棱柱反光装置的侧面。即物体的另一部分发出的光线，通过正多棱柱反光装置上此时的侧面反射到达线扫描相机的传感器，该侧面的反射率为r2。上述操作使得线扫描相机连续两次扫描获取的图像数据的整体亮度不一样，达到了和改变线扫描相机的曝光时间同样的效果。
31.按照上述同样的步骤，线扫描相机的传感器依次接收，经过反射率分别为r1、r2、r3、......rn的反光面反射后入射的，被拍摄物体不同部分发出的光线，并依次循环扫描，直到获得被拍摄物体完整的扫描图像。
32.上述过程中，正多棱柱反光装置沿中心线旋转的角速度为n，则多重曝光的不同曝光时间数量n、线扫描相机的扫描行频f以及正多棱柱反光装置沿中心线旋转的角速度为n之间的关系为：为满足n重曝光需求，则正多棱柱反光装置每转一圈，线扫描相机应该正好完成n行扫描。已知正多棱柱反光装置对光强的调整周期为t，即每隔一段周期时间t，调整一次物体发出的光线的强度，线扫描相机的扫描行频为f，则线扫描相机的曝光周期为1/f，即两次曝光之间的时间间隔为1/f。要求t=1/f，正多棱柱反光装置在1/f的时间内应当走完1/n圈，角度大小为2π/n，则正多棱柱反光装置旋转的角速度为：n=(2π/n)/t=(2π/n)/(1/f)=2πf/n通过上述步骤，能够得出被拍摄物体的扫描图片，该扫描图片的像素点每n行变化一次，在这n行内，每一行像素点的整体亮度进行递增或者递减。下面以n=4说明本实施例的图像拼接方法，其中该扫描图像一共有m行像素点，本实施例的多重曝光装置的图片拼接过程为：线扫描相机获取行触发信号，按照上述的步骤对每一行数据依次进行采集，并将数据打包发送给上位机；上位机驱动对接收到的数据包进行解析，将packetid(数据包标识符)转换为要填充的行号，该行号由0到m依次递增，并将数据包填充到该行。如图3所示；设置四段图像数据行的存储空间，其中数据包从第一个（packetid=1）开始，每四个填充至不同段的图像数据中。相机循环输出图像所有行，上位机驱动循环转换packetid到行号并进行填充，依次填充完四段图像数据行。每一段为一张单独的被拍摄物体的扫描图像，得到4张不同曝光时间的被拍摄物体完整图像，后续也可以通过曝光融合算法将4张图像融合为一张图像。
33.按照上述图像数据拼接方法，相机发送的pcketid依然是从1开始，依次递增的，不需要按照行号更改pcketid，加快了图像传输速度节约了算法运算量。且在多重曝光模式下，重传机制依然正常起作用。
34.进一步地，图像每一行所包含的字节数必须为一个数据包所包含的有效图像字节数的正整数倍。这是为了防止一行像素点过长，一个数据包内的数据包无法完全包含一行的数据，此时可将一行数据分成整数个数据包进行传输。在进行拼接时，也将属于同一行像素数据的数据包填充至同一行的存储空间中，其余方法不变。
35.本实施例中，若n=2，则由于不存在正二棱柱体，无法满足需求。此时可将正n棱柱体改为正a
×
n棱柱体，a为大于1的正整数，例如，当n=2时，可选正四棱柱、正六棱柱、正八棱柱等。正a
×
n棱柱体的侧面a个为一组，每一组侧面具有相同的反射率，例如，当n=2，a=3时，
选择正六棱柱，该正六棱柱的侧面折射率如图4所示，前3个为r1,后三个为r2。此时，多重曝光的不同曝光时间数量n、线扫描相机的扫描行频f以及正多棱柱反光装置沿中心线旋转的角速度为n之间的关系还是n=(2π/n)/(1/f)=2πf/n。
36.另外，正多棱柱反光装置体在沿着中心线旋转时，其侧面数量越多则越稳定，其旋转时对整个多重曝光装置的影响就越小。
37.进一步地，本实施例中若只是限定正多棱柱反光装置的旋转速度，则有可能造成的情况如图5所示，由于在线扫描相机开启曝光的时刻正多棱柱反光装置上的反光面与线扫描相机的入光口以及被拍摄物体之间的位置关系，导致此时线扫描相机扫描到的并不是正对整个多重曝光装置下的物体的部分，如光路1所示，此种情况下虽然只要保持正多棱柱反光装置的旋转角速度与线扫描相机的行频之间的关系不变，也能获取被拍摄物体的全部图像，但由于角度问题，此图像存在畸变。所以还需解决线扫描相机与亮度调节装置之间的扫描角度问题。
38.为解决此问题，本实施例在多重曝光装置开始进行采图之前，设计扫描角度纠正步骤，能够使得线扫描相机每次曝光时扫描到的图像都是当前被拍摄物体在多重曝光装置正下方部分的图像。该正下方图像如图1中的光路所述，在图5中，指光路2所传播的物体图像，即物体的发出的光线与被反射的光线之间的夹角为π/2弧度。
39.正多棱柱反光装置以设定的角速度n旋转，使用设定颜色的条形光源正对着多重曝光装置进行照射，线扫描相机的行频为设定的行频f，开启线扫描相机，观察采集到的图片是否是该设定颜色的图片，若不是，则停止线扫描相机，在设定间隔时间t后再次开启相机，直到使线扫描相机采集到的图片是该设定颜色的图片为止。其中，设定时间间隔t在t到t+1/f之间递增，其中t为任意时间。
40.对于黑白线扫描相机，则将设定颜色的条形光源更改为不连续发光的条形光源即可，该不连续的条形光源优选为每间隔一段距离再发光的条形光源。此时判断线扫描相机采集到的图片是否能显示上述间隔发光信息的图片，若不是，则停止线扫描相机，在设定时间间隔t后再次开启相机，直到使线扫描相机采集到的图片能显示上述间隔发光信息。其中，设定时间间隔t在t在到t+1/f之间递增。
实施例2
41.在实施例1中，正多棱柱反光装置旋转一次则完成n重曝光扫描。但由于线扫描相机的行频一般较高，例如f=10khz，n=4时，要求正多棱柱反光装置转速为f/n=2500转/秒，该转速对相应的动力装置设计要求较高。本实施例在实施例1的基础上，增加正多棱柱反光装置的侧面数量。
42.在本实施例中，如需要进行n重不同的曝光时间，则和实施例1中的一种实施方式一样使用正a
×
n棱柱体，a和n为大于1的正整数，例如，当n=2时，可选正四棱柱、正六棱柱、正八棱柱等。正a
×
n棱柱体的侧面n个为一组共有a组，每一组的侧面其反射率为r1、r2、r3、......rn，依次循环。例如n=2，a=4时，选择正八棱柱作为亮度调节装置，正八棱柱的侧面的反射率依次为r1、r2、r1、r2、r1、r2、r1、r2，如图6所示。
43.此时，多重曝光的不同曝光时间数量n、线扫描相机的扫描行频f以及正多棱柱反光装置沿中心线旋转的角速度n之间的关系为：
为满足n重曝光需求，则正多棱柱反光装置每转一圈，线扫描相机应该完成a
×
n行扫描。已知线扫描相机的扫描行频为f，则线扫描相机的曝光周期为1/f，即两次曝光之间的时间间隔为1/f。正多棱柱反光装置对光强的调整周期t等于1/f，所以正多棱柱反光装置在1/f的时间内应当走完1/(a
×
n)圈，角度大小为2π/(a
×
n)，则正多棱柱反光装置旋转的角速度为：n=[2π/(a
×
n)]/(1/f)=2πf/(a
×
n)。
[0044]
观察上式可知，a越大则n越小，即正多棱柱反光装置的转速越小，相关的动力装置设计要求降低。而且正多棱柱反光装置的侧面越多，其旋转的稳定性也越好。
实施例3
[0045]
实施例1中的正多棱柱反光装置为正n棱柱，在使用时需要根据多重曝光的需求选择正n棱柱体的类型，若在扫描过程中多重曝光的需求发生变化，则还需要更换正n棱柱体，而每次更换还需要进行精度调节的工作，不太方便。本发明实施例3在实施例1的基础上，将正多棱柱反光装置更换为侧面光滑并能反射光线的圆柱体反光装置，圆柱体反光装置在旋转时较为稳定，噪音较小。且若多重曝光需求发生变化时，不需要更换亮度调节装置，只需要更改圆柱体反光装置的旋转速度即可。
[0046]
该圆柱体反光装置侧面沿着中心线方向的反射率相同，在圆柱体反光装置沿着中心线旋转时，圆柱体反光装置表面的反射率发生变化，优选的，圆柱体反光装置以中心线方向为法向量顺时针旋转时，圆柱体反光装置表面的反射率递增或递减。
[0047]
如图7所示，被拍摄物体表面发射出的光线经过圆柱体反光装置表面的反射到达线扫描相机的传感器，当圆柱体反光装置发生旋转时，反射率发生变化，传感器采集到的图像数据的整体亮度发生变化，与改变线扫描相机的曝光时间产生的效果一样。
[0048]
此时，多重曝光的不同曝光时间数量n、线扫描相机的扫描行频f以及圆柱体反光装置沿中心线旋转的角速度为n之间的关系还是n=(2π/n)/(1/f)=2πf/n。
[0049]
在另一个实施例中，圆柱体反光装置表面沿平行于中心线方向等分为a个相同区域，每个区域内，以中心线方向为法向量顺时针旋转时，反射率递增或递减。在其中一个实施例中，a个相同的区域内按照同样的方法再等分为n个相同的区域，每个区域的反射率分别为r1、r2、r3、......rn。
[0050]
本实施例的圆柱体反光装置亮度调节装置，不适合对精度和分辨率要求较高的使用场景，因为圆柱体反光装置的侧面不是平面，获得的图像存在固有的畸变，但同时由于圆柱体反光装置与线扫描相机之间的相对位置以及圆柱体反光装置侧面的曲率均已知，故也可设计相应的去畸变算法进行去畸变操作，提高扫描精度。
[0051]
上述的实施例为本发明的优选实施例，根据发明内容，亮度调节装置的目的是将从物体发射出来的光线进行亮度调节后再发送到线扫描相机中，不需要线扫描相机再进行曝光时间的调节即能实现多重曝光。为实现亮度调节的目的，还可以使用如下技术方案：使用现有技术中的可调节反射率反光装置、使用现有技术中的可调节透射率的透光装置、利用偏振光不同的入射角度在偏振片上透射的光强不同来调节光线亮度等。上述方案为本领域技术人员可以理解且不经过创造性思考即可以直接实现的，均未脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
[0052]
本实施例还包括一种扫描设备，包括平台和上述的各种多重曝光装置，其中，平台
承载有被拍摄物体，并带动被拍摄物体以设定速度相对平台运动；多重曝光装置安装在平台上，用于按照上述的多重曝光步骤获取被拍摄物体的图像。
[0053]
可以理解的是，本发明使用多重曝光这一术语来形容本发明的装置，实际上是从本发明的装置的技术效果的角度出发进行的限定。旨在说明本发明的装置能够达到现有技术中，通过调节每次扫描的曝光时间，使得线扫描相机不同行的像素具备不同整体亮度值的技术效果。本发明的线扫描相机每次的曝光时间相同，与现有的多重曝光技术存在本质差异，因此多重曝光这一术语不应成为对本发明的限制。
[0054]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0055]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种线扫描相机多重曝光方法，其特征在于，包括：对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中；所述周期性亮度调节与线扫描相机的扫描行频相对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。2.根据权利要求1所述的线扫描相机多重曝光方法，其特征在于，所述对物体发出的光线进行周期性亮度调节，包括：每隔一段周期时间t，调整一次物体发出的光线的强度；所述周期性亮度调节与线扫描相机的扫描行频相对应，包括：线扫描相机的扫描行频为f，则两次曝光之间间隔时间为1/f；t与1/f之间满足t=1/f。3.根据权利要求2所述的线扫描相机多重曝光方法，其特征在于，所述对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中，包括：对物体发出的光进行反射后发送到线扫描相机中，根据反射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节；或使物体的光透射后进入线扫描相机中，根据透射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节；或将物体发出的光线转换为偏振光，根据偏振片的透振方向与偏振光的偏振方向之间夹角的周期性变化对物体发出的光线进行周期性的亮度调节。4.一种线扫描相机多重曝光装置，包括线扫描相机，其特征在于，还包括：亮度调节装置，用于对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中；所述周期与线扫描相机的扫描行频相对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。5.根据权利要求4所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，所述亮度调节装置包括：正多棱柱反光装置，每个侧面具有设定的反射率；所述正多棱柱反光装置的位置与线扫描相机的位置相适应，以使正多棱柱反光装置的每个侧面旋转到特定位置时，能够将物体发出的光线反射进入线扫描相机；动力装置，用于带动正多棱柱反光装置以中心线为轴进行旋转，所述旋转的角速度与线扫描相机的扫描行频对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。6.根据权利要求5所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，若线扫描相机进行n重曝光，n为大于2的正整数，则所述正多棱柱反光装置为正n棱柱，所述正n棱柱的每个侧面具有不同的反射率；此时所述动力装置带动所述正n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/n其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。7.根据权利要求5所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，若线扫描相机进行n重曝光，n和a为大于1的正整数，则所述正多棱柱反光装置为正a
×
n棱柱，所述正a
×
n棱柱的侧面每a个为一组，不同组的侧面的反射率不同，相同组内的a个侧面的反射率相同；此时所述动力装置带动所述正a
×
n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/n其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。
8.根据权利要求5所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，若线扫描相机进行n重曝光，n和a为大于1的正整数，则所述正多棱柱反光装置为正a
×
n棱柱，所述正a
×
n棱柱的侧面每n个为一组，每个组内的侧面的反射率均为r1、r2、......rn；此时所述动力装置带动所述正a
×
n棱柱旋转的角速度n为：n=2πf/(a
×
n)其中，f为所述线扫描相机的扫描行频。9.根据权利要求4所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，所述亮度调节装置包括：圆柱体反光装置，侧面的反射率在圆柱体反光装置沿着中心线旋转时发生周期性变化；所述圆柱体反光装置的位置与线扫描相机的位置相适应，以使圆柱体反光装置在旋转的过程中，侧面能够将物体发出的光线反射进入线扫描相机；动力装置，用于带动圆柱体反光装置以中心线为轴进行旋转，所述旋转的角速度与线扫描相机的扫描行频对应，以使所述线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。10.根据权利要求5所述的线扫描相机多重曝光装置，其特征在于，线扫描相机开始采集图像数据之前，还要进行如下步骤：使用具有设定条纹或颜色的条形光源，正对所述线扫描相机多重曝光装置入射；正多棱柱反光装置按照设定角速度进行旋转，开启线扫描相机，按照设定的扫描行频f进行扫描；若所述线扫描相机未扫描到所述条形光源的图像，则线扫描相机暂停扫描，间隔时间t后再次开启线扫描相机；间隔时间t在t到t+1/f之间递增，直到所述线扫描相机扫描到所述条形光源的图像；其中t为任意时间。11.一种扫描设备，其特征在于，包括：平台，承载有被拍摄物体，并带动被拍摄物体以设定速度相对平台运动；如权利要求4至10任一所述的线扫描相机多重曝光装置，安装在平台上，用于获取被拍摄物体的图像。

技术总结
本发明公开了一种线扫描相机多重曝光方法、装置及扫描设备，通过对物体发出的光线进行周期性亮度调节后发送到线扫描相机中，来实现线扫描相机的多重曝光效果；其中周期性调节与相机的扫描行频相对应，以使线扫描相机扫描的每一行图像对应设定的亮度值。具体可根据反射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性亮度调节；或根据透射率的周期性变化对物体发出的光线进行周期性亮度调节；或根据偏振片的透振方向与偏振光的偏振方向之间夹角的周期性变化对光线进行周期性亮度调节。本发明的线扫描相机在扫描时不需要更改其每次的曝光时间，且后续数据传输过程继续按照普通模式进行传输，降低了算法运算的复杂性，简化了线扫描相机的设计难度。描相机的设计难度。描相机的设计难度。


技术研发人员：汪斌 邵云峰 曹桂平 董宁
受保护的技术使用者：合肥埃科光电科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/7/12