[发明专利]基于近红外光全波形测距的高光谱三维激光雷达系统

说明书

本发明提供一种基于近红外光全波形测距的高光谱三维激光雷达系统，包括激光发射单元、信号探测单元、同步采集单元和数据处理单元，所述激光发射单元包括超连续谱激光器，超连续谱激光器由近红外光源泵浦，发射出覆盖可见光和近红外的超连续谱白光激光；所述信号探测单元包括基于近红外波段的全波形测距探测系统、扫描振镜、望远镜、分光仪和多通道探测器；所述同步采集单元包含一个多通道数字延时脉冲发生器，控制近红外波段探测器采集和多通道可见光信息采集，使距离信息和光谱信息对应。本发明可直接同时获取目标地物的可见光近红外激光光谱信息和激光点云空间信息，可以广泛运用于测绘遥感，目标分类识别等领域。

技术领域

本发明涉及激光雷达及测绘遥感综合应用技术领域，尤其涉及一种基于近红外光全波形测距的高光谱三维激光雷达系统方案，能够实现基于一套超连续谱激光源，同时获取目标地物的高光谱信息和三维空间信息。

背景技术

对地观测高光谱激光雷达技术是实现地物高光谱信息和高空间分辨率的三维空间描述的重要遥感手段，在城市环境和农林业环境中，在快速获取三维空间信息和高光谱信息方面具有突出优点。但传统高光谱激光雷达方案采用一套独立的单波长激光雷达进行测距，增加了系统复杂度，且限制了光谱信息和空间信息的一致性，导致数据质量不佳精度不高，进而影像数据进一步应用。且传统高光谱激光雷达中的超连续谱激光的可见光部分主要用于光谱信息获取，而能量较强的近红外部分没有得到充分利用。

发明内容

本发明的目的是提供基于近红外光全波形测距的高光谱三维激光雷达系统技术方案，通过利用能量较强的近红外部分激光的全波形探测，通过多通道数字延时脉冲发生器同步可见光光谱探测和近红外测距探测，实现空谱严格一致的高光谱三维扫描成像探测，同时获取三维空间信息和光谱信息。

本发明技术方案提供一种基于近红外光全波形测距的高光谱三维激光雷达系统，包括激光发射单元、信号探测单元、同步采集单元和数据处理单元，

所述激光发射单元包括超连续谱激光器，超连续谱激光器由近红外光源泵浦，发射出覆盖可见光和近红外的超连续谱白光激光；

所述信号探测单元包括基于近红外波段的全波形测距探测系统、扫描振镜、望远镜、分光仪和多通道探测器，所述基于近红外波段的全波形测距探测系统包括二向色镜和近红外探测器，扫描振镜放置在望远镜的物镜前，望远镜的目镜处放置分离可见光和近红外光的二向色镜，设置接收光纤于二向色镜后方接收可见光，分光仪置于接收光纤后端，多通道探测器接收分光后的可见光光谱信息；近红外探测器置于二向色镜另一侧，由近红外探测器实现光电转换，获取近红外波段的全波形信息；

所述同步采集单元包含一个多通道数字延时脉冲发生器，分别连接近红外探测器和多通道探测器，控制近红外波段探测器采集和多通道可见光信息采集，使距离信息和光谱信息对应；

所述数据处理单元包括计算机，用于存储近红外全波形信息和可见光光谱信息，实现点云数据处理。

而且，激光发射单元由近红外光泵浦的超连续谱白光激光器、激光准直器、两个三维角度调整全反射镜组成，超连续谱白光激光器产生的激光经过激光准直器射出，两个三维角度调整全反射镜分别置于激光准直器前方和望远镜前方，实现激光发射和接受系统的同轴。

而且，超连续谱激光器由近红外光源泵浦，其发射出的连续谱激光在近红外波段的能量分布较强，有利于信号探测单元的近红外探测器的信号采集。

而且，多通道数字延时脉冲发生器通过2根BNC线分别连接多通道探测器和近红外探测器，采用相同频率，不同延时的脉冲对两个探测器进行触发，以确保采样一致性。

本发明打破现有多光谱激光雷达依靠独立测距光源的局限，充分利用能量较强的近红外波段进行测距，大大提升测距精度和最大测距距离。既保持了丰富的可见光高光谱信息，又充分利用了近红外波段信息，提升了多光谱激光雷达对地探测的能力。

附图说明