[发明专利]距离子区间数指数增长型的三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维成像或称成像测距技术，尤其是涉及一种距离子区间数指 数增长型的三维成像方法。

背景技术

激光雷达在军事、国民经济等各个领域都有广泛的应用潜力和实用价值， 而面阵成像三维测距激光雷达更是发展的重要方向之一。面阵激光雷达的测量 法有连续光源测量法和脉冲光源门选通测量法，连续光源测量法速度快、测距 精度高，但由于后向散射干扰而探测距离短；脉冲光源门选通测量法则能有效 抑制后向散射光和背景干扰从而进行远距离探测。

2005年，丹麦的Andersen等人发明了时间切片的门选通技术，基于不同选 通下已知距离目标的光强得到距离-光强曲线，然后对待测场景进行同样的选通 扫描，最后根据曲线求出每点待测目标的距离。特点是多幅图像平均精度较高， 缺点是要处理多幅图像，成像速度慢。[1]Joachim F.Andersen，Jens Busck，and Henning Heiselberg.Pulsed Raman fiber laser and multispectral imaging in three dimensions.APPLIED OPTICS.2006.Vol.45，NO.24；6198-6204。

2007年，法德圣路易士研究院的Laurenzis等人发明了一种超分辨率距离精 度的三维主动成像方法。利用高质量矩形光脉冲和门选通，可以获得梯形的距 离-光强关系。然后根据梯形的形状参数可以获得目标信息，用两幅图像得到三 维图像。该方法优点是可用于远距离大景深目标的快速三维图像，成像速度快。 但其探测子区间随着探测次数呈线性变化，即每增加一次探测，只增加一个探 测子区间。[2]Martin Laurenzis，Frank Christnacher，and David Monnin.Long-range three-dimensional active imaging with superresolution depth mapping.OPTICS LETTERS.2007.Vol.32，No.21；3146-3148。

发明内容

本发明的目的在于提供一种距离子区间数指数增长型的三维成像方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明利用光脉冲配合接收器选通门进行多次门选通成像获得多幅二维光 强图像，每幅光强图像是在不同的门选通或光脉冲的时序下获得的，根据这些 光强图像中同一像素的相对光强关系能够确定像素对应目标的距离子区间，距 离子区间数随着门选通成像次数增加呈指数增长变化，由不同门选通成像获得 的光强图的同一像素光强的比值关系算出该像素对应目标在距离子区间内的相 对位置，通过确定每个像素对应目标的距离子区间和在距离子区间内的相对位 置可以确定每个像素的绝对距离，从而得到一幅三维图像。

所述不同的门选通或光脉冲的时序，是通过二进制编码方式设计门选通的 时序，或通过二进制编码方式设计光脉冲的时序。

所述门选通或光脉冲，其光脉冲发射时间和门选通时间具有时间差，该时 间差由欲探测的最近距离和光速决定。

所述多次门选通成像，其选通次数为n，n由欲探测的最近距离，最远距离 和测距精度决定，且n最小次数为3。

本发明具有的有益效果是：

本发明利用距离子区间数指数增长型的三维成像方法，可以在测距精度不 变的情况下，有效增大景深范围；或在景深范围不变的情况下，有效增大测距 精度。

附图说明

图1是单次门选通探测示意图。

图2是2次门选通探测光强-距离图。

图3是3次门选通探测光强-距离图。

图4是n＝3时其中一种符合要求的选通门时序排列图、一个单位时间光脉 冲及该光脉冲经过该选通门成像获得的光强-距离图。

图5是n＝3时其中一种符合要求的光脉冲时序排列图、一个单位时间选通 门及该光脉冲经过该选通门成像获得的光强-距离图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一、测距原理：

在脉冲光源门选通测量法中，为了有效减小背景光辐射和后向散射光的影 响，可以使接收器处于门选通方式并设法使光脉冲发出时间与门选通时间具有 时间差，该时间差由欲探测的最近距离和光速决定。光脉冲与门选通的时间差 在附图中以表示。