[发明专利]一种凝视型无镜头激光三维成像装置及成像方法

说明书

为解决传统三维成像装置体积较大，成本较高的问题，本发明提供了一种凝视型无镜头激光三维成像装置及成像方法。其中，三维成像装置包括脉冲激光器、光束整形器、光调制器、阵列探测器和信号处理单元；脉冲激光器用于产生脉冲激光；光束整形器用于对脉冲激光进行整形，使激光脉冲能够均匀入射到待测目标表面；光调制器用于对待测目标反射回来的回波脉冲光信号进行调制；阵列探测器用于接收经光调制器调制后的回波脉冲光信号；信号处理单元与脉冲激光器和阵列探测器均电连接；阵列探测器产生的信号输入至信号处理单元，由信号处理单元将阵列探测器输出的数据进行处理，重建待测目标的三维图像。本发明三维成像装置省去了光学镜头，体积小、成本低。

技术领域

本发明属于三维成像技术领域，特别涉及一种凝视型无镜头激光三维成像装置及成像方法。

背景技术

在智能化、自动化、信息化的社会，二维图像信息已经不能满足人们的需求，在生产与生活中，人们对真实场景的三维图像获取需求不断增长。

基于光学传感的三维成像技术具有非接触、成像效率高等优点，在工业制造、科学研究、文化生活等领域具有广泛的应用。

现有的传统三维成像技术主要有双目视觉法和激光主动探测法。双目视觉法即采用相机在不同方位坐标上获得同一目标的不同维度信息，再经过后期数据处理重建得到被测目标的三维图像；激光主动探测法即采用激光入射目标获取某点的距离信息，通过扫描装置或者阵列探测器获取目标不同部位的距离信息，再经过后期信号处理重建出目标三维图像。

基于上述方法的传统三维成像装置都必须采用光学镜头将目标反射的光波耦合至相机或者是耦合至探测器，这使得成像装置体积较大，成本较高，限制了这些三维成像装置的应用。

另外，在物联网图像数据采集，可穿戴设备，嵌入式成像，识别跟踪组件中通常需要成像装置满足紧凑的外形、轻质量、低功耗、低成本等要求。传统三维成像装置由于透镜的数量与厚度，透镜前后需要保留的距离空间，法兰距等因素使得成像装置的厚度不能进一步缩小。

发明内容

为解决传统三维成像装置体积较大，成本较高的问题，本发明提供了一种凝视型无镜头激光三维成像装置及成像方法。

本发明的技术解决方案是：

一种凝视型无镜头激光三维成像装置，其特殊之处在于：包括脉冲激光器、光束整形器、光调制器、阵列探测器和信号处理单元；

脉冲激光器用于产生脉冲激光；

光束整形器用于对所述脉冲激光进行整形，使激光脉冲能够均匀入射到待测目标表面；

光调制器用于对待测目标反射回来的回波脉冲光信号进行调制；

阵列探测器用于接收经光调制器调制后的回波脉冲光信号；

信号处理单元同时与脉冲激光器和阵列探测器电连接；

阵列探测器产生的信号输入至信号处理单元，由信号处理单元将阵列探测器输出的数据进行处理，重建待测目标的三维图像。

进一步地，所述光调制器为具有滤波功能的光调制器。

进一步地，所述光调制器为采用具有滤光作用材料制成的编码掩模光调制器，掩模图案采用二维可分离编码图案。

进一步地，所述光调制器为不具有滤波功能的光调制器，光调制器前加设滤波片。

进一步地，所述光调制器与阵列探测器集成贴放在一起，或者所述光调制器设置在阵列探测器前方。

进一步地，若所述光调制器设置在阵列探测器前方，光调制器应距离阵列探测器的光敏面1-2mm处。

进一步地，所述脉冲激光器为小型激光器。