[发明专利]基于激光雷达的偏振去雾探测装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，其包括：

激光发射器，将调制脉冲激光配置为独立激光出射光束；

第一偏振器，将独立激光出射光束转成完全线偏振光；

透镜阵列，将来自第一偏振器的独立激光出射光束准直，且将准直后的光束聚焦在MEMS旋转镜上；

MEMS旋转镜，配置为接收所述准直后的光束并将所述准直后的光束朝向一个目标扫描区域重新引导；

第二偏振器，将从背景散射和目标反射的回波光束转成线偏振光，并将其引导至探测器；

探测器，至少探测第二偏振器的部分所述光束，获得光束的相位以及强度信息导出至一个分析仪进行分析处理。

2.如权利要求1所述的基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，所述激光发射器采用波长为850nm的激光发射器。

3.如权利要求1所述的基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，所述激光发射器、第一偏振器、透镜阵列构成一个发射单元，探测器、第二偏振器构成一个接收单元。

4.如权利要求1所述的基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，所述激光发射器与一个光源控制器连接，第一偏振器、第二偏振器都与一个偏振控制器连接，MEMS旋转镜与一个旋转控制器连接，探测器与一个探测控制器连接。

5.如权利要求1所述的基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其特征在于，所述第二偏振器采用如下具体去散射的方法：

步骤一，通过一个偏振控制器旋转第一偏振器直至独立激光出射光束经过该偏振器后出射光束的强度最大；

步骤二，通过偏振控制器旋转第二偏振器直至在探测器得到的强度值最小，并记为I_min；

步骤三，通过偏振控制器旋转第二偏振器直至在探测器得到的强度值最大，并记为I_max；

步骤四，因为探测器得到的强度值I(x_obj)等于物体反射B(x_obj)加上背景反射S(x_obj)，记为如下式：

I(x_obj)＝B(x_obj)+S(x_obj)

步骤五，为了去背景散射，首先要估计反射的值和散射的值分别为如下式：

步骤六，由步骤五的两个式可知要求反射的值和散射的值得先求出偏振度，即P_scat和P_obj的估计值；

步骤七，首先是对背景散射偏振度的估计，在没有目标的区域进行探测，如下式：

步骤八，然后是对目标反射偏振度的估计，在没有背景散射的条件下进行探测，如下式：

步骤九，将步骤七的式、步骤八的式的结果代入步骤五的两个式，求出背景散射的估计值，并且在探测器所得强度信息中去掉背景散射。

6.一种基于激光雷达的偏振去雾探测方法，其特征在于，其采用如权利要求1所述的基于激光雷达的偏振去雾探测装置，其包括以下步骤：

步骤十一，通过激光发射器发射光束以扫描目标或感兴趣区域的范围：

步骤十二，将激光发射器发射的光束通过第一偏振器转成线偏振光，再通过透镜阵列进行准直并聚焦在MEMS旋转镜的镜面上；采用MEMS旋转镜将激光发射器发射的光束以不同的角度引导到目标；

步骤十三，将从目标及背景反射的光束通过第二偏振器转成线偏振光，后面通过偏振控制器调整偏振方向，得到目标和背景的偏振角；

步骤十四，探测器得到的包括相位及强度信息，飞行时间原理将得到的相位差信息转成距离信息，将不同偏振方向的强度信息分析得到去散射的信息。