[实用新型]一种林业植株三维点云测量激光雷达系统

说明书

技术领域

本实用新型属于树冠扫描领域，特别涉及一种林业植株三维点云测量激光雷达系统。

背景技术

为了实现对林业植株生长状态的测量，多种技术相结合是遥感技术发展的趋势。三维点云测量技术已经广泛应用于林业植株探测领域。目前的林业植株三维点云测量技术一般使用激光雷达技术，激光雷达一般采用计算飞行时间法(TOF)，该方法具有较高的精度等优点，但是为达到高精度的距离探测分辨率，需要很高的采样速度。例如光速为3*10^8m/s，探测一米的空间分辨率需要的采集速率为100MHz左右。因此需要复杂的电路设计。

有一种连续光激光雷达也采用成像的方法，但是只能对激光光源发射的一束光进行成像

本系统也采用成像的方法，但是可以实现线扫描，对整个二维光面进行成像，从而实现对林业植株三维轮廓距离信息的测量，该方法扫描效率高，结构简单稳定，探测距离远，大于100米。

实用新型内容

1、本实用新型的目的。

传统的三维点云一般采用计算光飞行时间的方法，光源一般使用脉冲激光，采用雪崩光电二极管(APD)或者光电倍增管(PMT)作为光探测器接收反射光。这种方法需要设计复杂的数字电路。

2、本实用新型所采用的技术方案。

本实用新型提出了一种林业植株三维点云测量激光雷达系统，包括光电探测器，光学成像透镜，循环计数器，激光光源，激光光源位于被测物上方垂直发出连续激光照射被测物体后反射至光学成像透镜，再经过光电探测器成像，光电探测器与激光光源通过循环计数器相连接，用以同步调制激光发射。

更进一步具体实施方式中，还包括柱面镜组位于激光光源的下方，激光光源经过柱面透镜组发出连续激光照射被测物体。

更进一步具体实施方式中，还包括光源开关控制电路控制激光光源开关。

更进一步具体实施方式中，所述的柱面镜组为激光准直原件，激光经激光准直原件发出线光源。

更进一步具体实施方式中，还包括嵌入式系统，硬盘存储器，探测器记录的信号经过嵌入式系统处理后存储到硬盘存储器。

本实用新型提出了一种林业植株三维点云测量激光雷达方法，包括以下步骤：

(1)将林业植株三维点云测量激光雷达系统固定于无人机上，由无人机控制系统开启激光光源；

(2)激光光源发出的激光经过激光准直原件转换为线光源从高空向地面入射，地面林业植株的三维轮廓会产生反射光信号；

(3)所产生反射光信号经过光学成像单元成像后被激光接收单元收集；

(4)光电探测器与激光光源通过循环计数器相连接，用以同步调制激光发射。调制激光光源以亮暗相间模式工作，激光光源点亮时，探测器记录被测目标探测信号；激光光源熄灭时，探测器记录被测背景信号；

(5)探测器记录的信号经过嵌入式系统处理后存储到硬盘存储器里。

更进一步具体实施方式中，采用一种推扫式扫描的方式。

3、本实用新型的有益效果。

(1)本实用新型利用柱面镜组将激光入射光斑转换为线光源，以实现推扫式线扫描(Push Broom)。

(2)本实用新型相较传统的点云测量系统，探测方法简洁灵活，探测距离远，在高空对林业植株的点云测量具有重要意义。

综上，本实用新型实现林业植株三维点云测量，采用连续光激光雷达技术，解决了该技术不能实现线扫描，仅能对发射激光束上的物体进行单点扫描的问题；该方法无需复杂的数字电路设计，结构简单、稳定，探测距离远。

附图说明

图1是高光谱成像测距激光雷达装置的结构示意图。图中1-光电探测器(CCD/CMOS)，2-柱面镜组，3-接收望远镜，4-循环计数器(附带激光驱动电源)，5-激光光源，6-嵌入式系统，7-硬盘存储器

图2光电探测器(CCD/CMOS)接收的数据模拟图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例一种林业植株三维点云测量激光雷达系统，包括1光电探测器(CCD/CMOS)，2柱面镜组，3光学成像透镜，4循环计数器，5激光光源。

本实用新型提出的林业植株三维点云测量激光雷达系统，包括激光发射单元、光学成像单元、光电探测单元、数据采集分析单元；所述的激光发射单元通过光学成像单元单元与光电探测单元相连；所述的数据采集分析单元与光电发射单元和光电探测单元相连。