[发明专利]一种脉冲激光主动选通扫描3D成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光主动选通扫描3D成像装置及方法，包括摄像单元、线状激光器、水平转台、控制器和处理器。其中，摄像单元包含光学镜头、窄带滤波片、选通门、摄像板机。线状激光器可以在发射一定频率的线状脉冲激光光束。控制器用于在设定的某一时间内的多个激光脉冲光束按照一定规则分配到不同距离切片中，控制所述选通门在对应脉冲激光光束回波时刻开启，线状激光器发射激光光束并打到待测物体上，反射回波在摄像单元并成像，根据所成的图像得到待测物体的距离。本发明可以大幅度减弱空间尘雾颗粒的后散射对激光扫描测距的影响，解决了激光扫描测距对环境空气条件高要求的缺陷，同时具备连续扫描成像、大探测范围和高信噪比等优点。

技术领域

本发明涉及一种激光扫描成像领域，尤其涉及一种脉冲激光主动选通扫描3D成像装置及方法。

背景技术

近几年,随着无人驾驶汽车和机器人的新兴，作为必须配件，激光测距雷达技术也高速发展。其中，以CMOS或者CCD摄像机作为信息采集单元的低成本激光雷达更是迅速的在市场兴起。目前，市面上主流的激光测距雷达都对环境有着高要求。一旦遇到雾、霾天气，由于空气中的微小颗粒会有严重的后散射，激光器发射的激光束在空气的中的衰减会非常严重，造成摄像机成像画面发白，不能够准确的扫描到待测物体。

发明内容

本发明的目的在于针对市面上现有的产品采用的技术存在的问题，提供一种脉冲激光主动选通扫描3D成像装置及方法，改装置能够提高激光雷达在雾霾条件下的穿透能力，扩大激光雷达的扫描测距范围，同时具备连续扫描成像、大探测范围和高信噪比等优点。

本发明采用的技术方案为 ：

一种脉冲激光主动选通扫描3D成像装置及方法，其特征在于，包括摄像单元（1）、线状激光器（2）、水平转台（3）、控制器（4）和处理器（5）；其中，所述摄像单元（1）中包含的组件按照先后顺序依次为：安装在最前端的光学镜头（7）、用于光学滤波的窄带滤波片（8）、用于选通激光脉冲的选通门（9）和用于输出数字图像的摄像板机（6）；所述线状激光器（2）可以在发射一定频率的线状脉冲激光光束；所述控制器（4）控制器用于在设定的某一时间内的多个激光脉冲光束按照一定规则分配到不同距离切片中，同时控制所述选通门（9）在同一时间内和每一个脉冲激光光束回波对应的时刻开启；所述水平转台（3）可以水平360°旋转，所述摄像单元（1）和所述线状激光器（2）共同固定于水平转台（3）上；所述线状激光器（2）发射激光光束并打到待测物体上，激光光束通过待测物体反射到所述摄像单元（1）并成像，根据所成的图像得到待测物的距离。

所述线状激光器（2）输出的激光光束为近红外光束，其出光张角不小于90°。

所述线状激光器（2）输出的脉冲激光光束在一个周期内光功率是逐渐递增的，即满足：

P_(n-1)<P_(n)<P_(n+1)

其中，P_(n-1)、P_(n)、P_(n+1)分别为t_(n-1)、t_(n)、t_(n+1)时刻所述线状激光器发射的脉冲激光光束的功率。

所述摄像单元（1）的摄像板机（6）内采用的图像传感器为CMOS芯片或者CCD芯片。

所述光学镜头（7）的光学视场角与所述线状激光器（2）的输出张角一致。

所述窄带滤波片（8）的选通波长与所述线状激光器（2）的输出光束波长一致。

一种高频脉冲激光主动选通扫描测距方法，其特征在于，测距步骤如下：