[发明专利]一种基于仿人眼视觉机理的激光三维成像系统

说明书

技术领域

本发明属于激光三维成像领域，特别是涉及一种基于仿人眼视觉机理的激光三维成像系统。

背景技术

随着高新技术的飞速发展，三维视觉传感器因能够获取大量且实时的目标信息而广泛的应用于机器视觉、图像监控、智能导航等领域。相比较传统的二维视觉传感器而言，激光三维成像不仅能够提供目标强度像，而且还能提供目标的距离信息，因此对目标的描述更加丰富、准确。但目前的高灵敏度探测器受到工艺制约，难以实现大面阵。因此目前仍以扫描成像为主，使得成像效率难以提高，无法满足实时性的需求，具体表现在三方面：（1）成像效率无法满足需求。扫描方式主要是通过扫描机构对目标进行多次成像，然后叠加的一种成像方式，这种方式需要若干次扫描才能完成一幅图像的获取，虽然分辨率可以通过增加扫描次数提高，但是成像效率较慢，无法满足实时性的需求。（2）体积庞大，重量难以降低。目前的扫描机构多以机械结构为主，对于较大范围的成像势必需要扫描范围更大的结构，导致系统集成度下降，难以实现小型化。（3）分辨率较低。由于受加工工艺的制约，难以形成高灵敏、大面阵探测器阵列，因此，难以满足高分辨率成像需求。据调研，人眼视网膜具有非均匀采样特性，且视觉传输能够有效降低数据冗余，有利于快速成像，这为解决以上问题提供了一种新方法。首先，人眼视网膜结构为非均匀排列，视网膜中的神经元由内向外逐渐减少，这使得视网膜中央可以更精细的分辨目标，周边粗略的描述目标，因此，可以对感兴趣区域高分辨率成像，对非感兴趣区域粗略观察；其次，人眼视网膜与大脑皮层近似对数极坐标映射，使其对视网膜外围区域具有很好的数据压缩特性，满足数据实时传输的需求；最后，人眼视网膜为面阵成像，无需扫描机构，可减轻系统质量，有利于系统小型化。

因此，本专利提出一种基于仿人眼视觉基理的脉冲激光三维成像系统，通过设计仿人眼视网膜的面阵结构，实现大视场、高分辨率、快速的激光三维成像。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统激光三维成像存在的分辨率低、成像速度慢，结构体积庞大等问题，提供一种仿人眼视觉基理的激光三维成像系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于仿人眼视觉基理的激光三维成像系统，包括触发器、脉冲激光器、发射光学模块、非均匀采集模块、信号处理模块、显示器。

连接关系：

触发器向脉冲激光器发送触发信号，脉冲激光器发出激光脉冲，经过发射光学模块后，照射到目标，经过目标反射或散射的回波被非均匀采集模块接收，经过信号处理模块处理后，在显示器上显示图像。

其中，非均匀采集模块包括压圈、第一镜片、第一隔圈，第二镜片，第二隔圈、第三镜片、固定架、紧定螺钉、探测器阵列板、探测器阵列架、框架、滚花螺钉。

连接关系：

固定架用于放置第一镜片、第一隔圈、第二镜片、第二隔圈、第三镜片，并且在固定架的前端留有螺纹，与压圈螺接。首先，第三镜片放入固定架中，其次，沿轴线方向依次放入第二隔圈、第二镜片、第一隔圈、第一镜片，使其相互紧靠，最后，将压圈旋入固定架预留的螺纹，压住第一镜片，从而使得压圈，第一镜片、第一隔圈、第二镜片、第二隔圈、第三镜片、固定架形成一整体，称之为成像物镜。固定架的后方留有唇边，与框架形成滑动配合，探测器阵列板粘固在探测器阵列架上，形成整体，将其沿轴向放入框架中，框架留有“1”型槽，且探测器阵列架留有螺孔，当螺孔处于“1”型槽时，将滚花螺钉旋入探测器阵列架的螺孔中，使得探测器阵列架相对于框架可以沿轴向运动；当成像物镜的像面与探测器阵列板重合时，将紧定螺钉旋入框架的螺孔中，压住固定架的唇边，同时旋紧滚花螺钉，紧固探测器阵列架。

一种基于仿人眼视觉基理的激光三维成像系统，采用非均匀采集模块，目标经脉冲激光器照射后，反射或散射的脉冲回波依次经过第一镜片、第二镜片、第三镜片，成像在探测器阵列板上，探测器阵列板由一系列独立的探测器组成，每环探测器数量相同，排列成环状，环环相切，且相邻像素之间相切，每环所在圆环半径成指数增长，且每环探测器的光斑面积随指数增加，因此能够实现对目标进行分辨率可变的采集，探测器阵列将光信号转换成电信号，由信号处理模块按照“环”选通的方式按照由内环向外环依次读出。实现了仿人眼视觉传输基理，从而能够实现快速、高效的传输数据。

有益效果：

（1）本发明提出的一种基于仿人眼视觉机理的激光三维成像系统，基于仿人眼视网膜结构，采用空间分辨率可变的方式对目标进行采样，兼顾大视场与高分辨率等优点；