[发明专利]一种光纤发射式成像装置

说明书

本发明公开了一种光纤发射式成像装置，包括激光光纤发射模块、激光双楔扫描机构模块、激光接收模块、摄像头成像模块、支撑模块、电子电路模块。本发明通过激光光纤发射模块发射激光经过双楔扫描机构，形成面扫描式激光，当激光碰撞到物体后，激光部分光线将反射回系统，激光接收模块对激光光线聚焦和电子电路模块感光器件感应。经过周期性的面阵激光扫描，并依据发射与接收时间差，便能够得到关于距离的三维点云信息。摄像头成像模块用于辅助激光三维成像，使其能够得到更为丰富的信息。本发明高度集成旋转扫描机构、激光发射与接收、GPS定位、惯性导航IMU、摄像头成像等功能，具有体积小、重量轻、用途广泛的特点。

技术领域

本发明涉及一种光纤发射式成像装置，具体地说是一种用于三维成像的设备或仪器，属于光电技术领域。

背景技术

传统的图像技术多指二维平面图像，其单张图像不具备深度信息，随着技术的发展，越来越多的应用场景希望能够获得三维信息，例如，无人驾驶汽车、服务机器人、仓储机器人等，相应的方案包括：双目视觉方案、红外结构光方案、脉冲式激光扫描方案等。

相比于红外结构光等红外方案，对于脉冲式激光方案优势在于能够测量的距离较远，但缺点在于测量分辨率低，难以达到厘米级精度要求，因此比较适合对远距离测量，另外，在众多应用场合需要将环境重现与建模，此时就需要结合彩色图像传感器进行图像融合。

双光楔折射技术是指将激光束投射到一对光楔上，光楔对绕同一光轴旋转按照一定的规则转动，激光经过光楔对后便可在一定的视场范围内扫描，通过激光接收器接收发射的激光以及感光器件感应，依据发射与接收时间差，便能够得到关于距离的信息。经过周期性的面阵激光扫描，便可形成三维点云信息。

中国专利申请公布号CN 106017330A中，尽管介绍了利用双光楔原理的扫描机构，但是其依靠两个电机带动传动系统，再带动光楔旋转，其尺寸大，集成度低，且并未考虑如何实现激光的接收问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种三维成像系统。包括激光光纤发射模块、激光双楔扫描机构模块、激光接收模块、摄像头成像模块、支撑模块、电子电路模块。本发明通过激光光纤发射模块发射激光经过光纤的聚焦及传导，以及激光双楔扫描机构，形成面阵扫描式激光，当激光碰撞到物体后，激光部分光线将反射回系统，激光接收模块对激光光线聚焦和电子电路模块感光器件感应。经过周期性的面阵激光扫描，并依据发射与接收时间差，便能够得到关于距离的三维点云信息。摄像头成像模块用于辅助激光三维成像，使其能够得到更为丰富的信息。本发明高度集成旋转扫描机构、激光发射与接收、GPS定位、惯性导航IMU、摄像头成像等功能，具有体积小、重量轻、用途广泛的特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，并以一种典型实施实例为例进行说明。以下实施例有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明保护范围。

一种光纤发射式成像装置利用中空旋转轴无传动系统的双楔式方式进行激光扫描，且结合摄像头模块(4)进行三维成像，为满足双楔扫描的小尺寸与超薄结构，优先采用轴向光电码盘方式；其采用激光光纤模块方式对激光进行发射、传导和聚焦；其具有基于激光的三维点云生成功能、摄像成像功能，其扩展功能可包括GPS定位功能、惯性测量IMU功能；其一种典型应用实例包括：激光光纤发射模块(1)、激光双楔扫描机构模块(2)、激光接收模块(3)、摄像头成像模块(4)、支撑模块(5)、电子电路模块(6)。

摄像头成像模块(4)可以采用以下方案中的一种或多种方案组合：两个可见光摄像头、两个红外摄像头及特征投射装置、一个可见光摄像头、一个红外摄像头及特征投射装置、一个热成像摄像头、一个深度摄像头及光源投射装置；同时，三维成像系统的一种特例也可无摄像头成像模块。