[发明专利]一种三维测距成像的系统及方法

权利要求书

1.一种三维测距成像的系统，其特征在于：包括数字处理器、光源、立体光强照明装置、光信号接收光学装置、单像素光强探测器、AD转换电路以及数据采集装置，其中：

数字处理器，通过光源连接立体光强照明装置或者直接连接立体光强照明装置，所述数字处理器用以控制立体光强照明装置将光源的光按照已知的立体分布数据进行三维光强投影，具有立体光强分布的光信号在三维空间遇到待测目标物体后反射；

光信号接收光学装置，连接单像素光强探测器，光信号接收光学装置用以收集反射的光信号；

单像素光强探测器，连接AD转换电路，单像素光强探测器用以将光信号接收光学装置所收集的光信号集中并将其转换为电信号；

AD转换电路，连接数据采集装置，AD转换电路用以实现将电信号转变为数字信号；

数据采集装置，连接数字处理器，数据采集装置用以采集数字信号，并将数字信号回传至数字处理器中并由数字处理器进行存储，至此完成一次探测；

在每一次探测时数字处理器采用不同的已知的立体分布数据，最终经过探测次数小于三维空间中平面像素乘以距离分布像素之积的探测次数，再利用数字处理器所存储的数字信号数据在数字处理器中进行信息处理最终获得待测目标物体的三维测距图像；其中所述的单像素光强探测器的带宽大于系统完成一次探测的时间间隔的倒数。

2.根据权利要求1所述的一种三维测距成像的系统，其特征在于：所述的数字处理器可以是个人计算机、嵌入式系统或者是带一定存储空间的DSP装置。

3.根据权利要求1所述的一种三维测距成像的系统，其特征在于：所述的立体光强照明装置由多个投影仪组成，其对应的连续光源为非相干光源。

4.根据权利要求1所述的一种三维测距成像的系统，其特征在于：所述的立体光强照明装置由全息片组成，其对应的连续光源为相干光源。

5.根据权利要求4所述的一种三维测距成像的系统，其特征在于：所述的全息片为旋转全息片或者可控数字全息片。

6.根据权利要求1所述的一种三维测距成像的系统，其特征在于：所述的光信号接收光学装置为成像光学系统或者是能量收集光学系统。

7.一种基于权利要求1～6任一项所述系统的成像方法，其特征在于包括如下步骤：

一、数字处理器控制立体光强照明装置将光源的光按照已知的立体分布数据进行三维光强投影，具有立体光强分布的光信号在三维空间遇到待测目标物体后反射；

二、在步骤一中所反射的光信号由光信号接收光学装置进行收集；

三、光信号接收光学装置所收集到的光信号由单像素光强探测器集中并将其转换为电信号；

四、电信号由AD转换电路转变为数字信号；

五、数字信号由数据采集装置采集将其回传至数字处理器中并由数字处理器进行存储，至此完成一次探测；

在每一次探测时数字处理器采用不同的已知的立体分布数据，最终经过探测次数小于三维空间中平面像素乘以距离分布像素之积的探测次数，再利用数字处理器所存储的数字信号数据在数字处理器中进行信息处理最终获得待测目标物体的三维测距图像；其中所述的单像素光强探测器的带宽大于系统完成一次探测的时间间隔的倒数。