[发明专利]近景摄影测量彩色三维扫描激光雷达

说明书

技术领域

本发明涉及测绘遥感技术领域，尤其涉及一种近景摄影测量彩色三维扫描激光雷达。

背景技术

地基近景摄影测量激光雷达技术通常以单波长方式探测，通过转镜和基座旋转实现激光三维扫描成像探测。但由于受制于单一激光波长限制，只能获取单一波长的强度值，缺乏给人视觉上最直观的色彩信息，在地物识别和后期的数据处理上都有着明显不足。

发明内容

本发明的目的是：提供一种近景摄影测量彩色激光雷达技术。该技术在现有地基激光雷达单一红外激光光源的基础上，发展成包括彩色激光光源，直接获取具有彩色激光光谱信息的点云数据，全面提升近景摄影测量激光雷达的成像探测能力。

本发明提供一种近景摄影测量彩色三维扫描激光雷达，包括彩色激光光源、发射光学系统、扫描系统、接收光学系统、激光光谱探测及测距电路、数据采集与时序控制器、计算机数据处理单元，数据采集与时序控制器与彩色激光光源、扫描系统、激光光谱探测及测距电路和计算机数据处理单元分别连接，所述彩色激光光源包括红光脉冲激光光源、绿光或黄光脉冲激光光源、蓝光脉冲激光光源以及红外光脉冲激光光源，彩色激光光源发出的激光经发射光学系统后合成激光束后，入射到扫描系统，经扫描系统对目标地物进行彩色激光三维线性扫描，扫描形成的回波信号被光学接收系统所捕获，光学接收系统捕获的信号经激光光谱探测和测距电路探测得到的各脉冲激光的强度和目标地物距离信息被输送至数据采集与时序控制器进行多通道数据采集与时序计算，结果输出到计算机数据处理单元。

而且，发射光学系统包括第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜、第四全反射镜及第一分光滤光片、第二分光滤光片、第三分光滤光片；

由绿光或黄光脉冲激光光源输出的绿光脉冲激光经过第二全反射镜反射后，入射到第一分光滤光片，与红光脉冲激光光源输出的红光脉冲激光合为一束光线；由蓝光脉冲激光光源输出的蓝光脉冲激光经第三全反射镜反射，再通过第二分光滤光片后，与绿光脉冲激光和红光脉冲激光合束的光线进一步合为一束彩色激光，并经第一全反射镜和第四全反射镜后输出并入射到第三分光滤光片，彩色激光与红外光脉冲激光光源输出的红外脉冲激光经第三分光滤光片后合成最终的激光束。

而且，所述扫描系统包括中心孔反射镜和扫描转镜、基座， 扫描系统采用中心孔反射镜和扫描转镜实现二维扫描，通过基座360°旋转实现三维空间扫描；

接收光学系统包括第五聚焦透镜，光阑，准直透镜，第四分光滤光片、第五分光滤光片、第六分光滤光片，第一窄带滤光片、第二窄带滤光片、第三窄带滤光片、第四窄带滤光片，第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜，和第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器。

而且，发射光学系统所得最终的激光束入射到中心孔反射镜，彩色激光从中心孔反射镜的中心孔透过入射到扫描转镜上，通过扫描转镜进行激光扫描，目标地物激光回波信号返回到扫描转镜上，通过中心孔反射镜反射到第五聚焦透镜上，第五聚焦透镜将回波信号经光阑、准直透镜入射到第六分光滤光片，通过第六分光滤光片将彩色回波激光和红外回波激光信号分成两个通道分别接收和探测；红外激光回波信号透射后入射到第一窄带滤光片，经第一聚焦透镜后入射到第一光电探测器上；彩色回波信号经第六分光滤光片反射后，入射到第五分光滤光片，蓝色激光回波信号经第五分光滤光片反射后进入第二窄带滤光片，通过第二聚焦透镜入射到第二光电探测器上；红色激光回波信号和绿色或黄色激光回波信号由第五分光滤光片透射后，入射到第四分光滤光片，其中绿色或黄色激光回波信号经第四分光滤光片反射进入第四窄带滤光片，通过第三聚焦透镜后入射到第三光电探测器上，红色激光回波信号经第四分光滤光片透射后入射到第三窄带滤光片，通过第四聚焦透镜后入射到第四光电探测器上。

而且，绿光或黄光脉冲激光光源、红光脉冲激光光源、蓝光脉冲激光光源、红外光脉冲激光光源均采用全固态脉冲激光器。

本发明提供的一种近景摄影测量彩色激光雷达技术，不同于现有近景测量激光雷达的单一红外激光光源，该技术采用三原色红、绿、蓝（RGB）激光波长的激光和红外激光作为发射光源合成彩色激光光源，进行彩色激光光谱扫描成像探测，可同时获取目标地物的彩色激光光谱信息和激光点云信息，从而通过三维重构获取目标的彩色激光成像，增强激光雷达的彩色分辨能力。本发明的彩色脉冲激光器可采用高峰值功率、高重频的全固态激光器，增加了系统的稳定性，减少了体积和重量，相对安全，提高了系统的可行性。

附图说明