[发明专利]一种实现实时距离选通三维成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种实现实时距离选通三维成像的方法，其特征在于，包括：

步骤1、时序控制器产生ABAB模式工作时序，所述ABAB模式工作时序包括分别触发图像传感器、脉冲激光器和选通门的三路时序控制信号；

步骤2、在所述触发图像传感器时序控制信号的作用下，所述脉冲激光器按照时序控制器产生的脉冲激光器时序控制信号发射激光脉冲，对目标进行照明；所述选通门按照时序控制器产生的选通门时序控制信号开启工作，生成选通脉冲，一个选通脉冲对应一个激光脉冲，构成脉冲对；所述图像传感器按照时序控制器产生的图像传感器时序控制信号以给定的曝光时间及帧频采集由脉冲对产生的目标回波信号，并输出图像；所输出的图像构成A型帧和B型帧交替循环出现的二维图像序列；其中，形成所述A型帧和B型帧的脉冲对内的激光脉冲和选通脉冲间的选通延时不同；

步骤3、对所述二维图像序列，利用距离选通超分辨率三维成像算法进行动态在线解调，每个当前帧与其上一帧解调后形成一帧三维图像，动态输出形成的三维图像序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，图像传感器的每帧曝光时间里包括多个脉冲对。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述B型帧的脉冲对内的选通脉冲延时为形成所述A型帧的脉冲对内的选通脉冲延时与激光脉冲的脉宽之和。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲对内选通脉冲的脉宽为2倍的激光脉冲的脉宽。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤3中采用梯形包络距离选通超分辨率三维成像算法对所述二维图像序列进行动态在线解调。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲对内选通脉冲和激光脉冲的脉宽相等。

7.根据权利要求6所述的方法，步骤3中采用三角形包络距离选通超分辨率三维成像算法对所述二维图像序列进行动态在线解调。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述图像传感器每帧曝光时间里的脉冲对数满足下式：

M<texpτB+tg]]>

其中，M为脉冲对数，t_exp为图像传感器每帧曝光时间，τ_B为B型帧的脉冲对内激光脉冲和选通脉冲间的选通延时，其中B型帧的脉冲对内激光脉冲和选通脉冲间的选通延时大于A型帧的的脉冲对内激光脉冲和选通脉冲间的选通延时；t_g为选通脉冲的脉宽。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二维图像序列中相邻帧间运动目标像素位移变化量小于预设阈值ΔP，其满足关系和从而保证二维图像序列相邻帧间存在强时空相关性，其中v_//和v_⊥分别为运动目标相对于系统光轴的水平方向和垂直方向运动速度分量，ε_//和ε_⊥为图像水平向和垂直向的像素空间分辨率，f_FPS为图像传感器的帧频；所述二维图像序列中相邻帧的成像区间存在空间交叠区。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所输出的三维图像序列的帧频与图像传感器的帧频一致。

11.一种实现实时距离选通三维成像的系统，其特征在于，包括：

时序控制器，其产生ABAB模式工作时序，所述ABAB模式工作时序包括分别触发图像传感器、脉冲激光器和选通门的三路时序控制信号；

脉冲激光器，在所述触发图像传感器时序控制信号的作用下，所述脉冲激光器按照时序控制器产生的脉冲激光器时序控制信号发射激光脉冲，对目标进行照明；

选通门，所述选通门按照时序控制器产生的选通门时序控制信号开启工作，生成选通脉冲，一个选通脉冲对应一个激光脉冲，构成脉冲对；

图像传感器，所述图像传感器按照时序控制器产生的图像传感器时序控制信号以给定的曝光时间及帧频采集由脉冲对产生的目标回波信号，并输出图像；所输出的图像构成A型帧和B型帧交替循环出现的二维图像序列；其中，形成所述A型帧和B型帧的脉冲对内的激光脉冲和选通脉冲间的选通延时不同；

动态在线解调装置，其对所述二维图像序列，利用距离选通超分辨率三维成像算法进行动态在线解调，每个当前帧与其上一帧解调后形成一帧三维图像，动态输出形成的三维图像序列。