[发明专利]一种复合测距方法及系统

说明书

本发明公开了一种复合测距方法及系统，本发明采用主被动复合的测距方法，基于激光回波偏振调制的主动测距，只探测指定距离范围内的绝对距离，所需功率较低，基于场景光偏振特性的被动测距，不需要激光照明即可得到所有像素点的相对距离，两者结合得到三维图像，具有成本低、探测距离范围大、功耗低和距离与图像像素级融合等优点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种复合测距方法及系统。

背景技术

目前，三维成像在地形测绘、航空航天、无人驾驶等领域都有迫切需求，其中主动测距的激光雷达方法成为研究热点，已进行了大量的研究和应用，现有的测距原理主要是通过测量光的飞行时间(TOF)推导出绝对距离，主要分直接TOF和间接TOF方法，但现有测距设备具有成本高、探测距离范围小等缺点，从而限制了其推广应用。

发明内容

本发明提供了一种复合测距方法及系统，以解决现有的测距设备成本高、探测距离范围小等问题。

第一方面，本发明提供了一种复合测距方法，该方法包括：将接收到的场景光与激光分离，按照不同曝光时间进行成像，其中，一种是基于场景光的偏振特性成像进行被动测距，并基于场景光的偏振特性进行二维成像，另一种是基于激光回波偏振调制成像进行主动测距，根据主动测距结果标定并优化被动测距结果，以进行像素级测距，并将二维图像与像素级测距得到的距离相融合得到三维图像。

可选地，按照不同曝光时间进行成像，包括：按照第一预设数量帧进行第一曝光成像，根据成像结果进行所述被动测距和二维成像、按照第二预设数量帧进行第二曝光成像，根据成像结果进行所述主动测距。

可选地，基于场景光的偏振特性进行二维成像，包括：根据曝光成像结果得到各像素点间隔45度的4个角度偏振态的强度；根据所述4个角度偏振态的强度，计算像素点总光强度，得到二维图像。

可选地，所述基于场景光的偏振特性成像进行被动测距，包括：根据曝光成像结果得到各像素点间隔45度的4个角度偏振态的强度；根据所述4个角度偏振态的强度得到各像素点的斯托克斯矩阵；根据像素点的直角、极坐标关系和所述斯托克斯矩阵，得到三维空间中各像素点所在表面的法向量；根据所述法向量、偏振信息、大气衰减特性，计算所有像素点的相对距离。

可选地，基于激光回波偏振调制成像进行主动测距，包括：按照预设时间函数施加调制电压，将激光回波偏振调制为椭圆偏振光；根据曝光成像结果得到各像素点间隔90度的2个角度偏振态的强度；根据所述2个角度偏振态的强度，得到所述2个偏振态的相位差；根据所述相位差，得到各像素点偏振调制的调制电压；根据所述调制电压的预设时间函数和各像素点的所述调制电压，得到预设距离范围内像素点的绝对距离。

可选地，根据主动测距结果标定并优化被动测距结果，以进行像素级测距，包括：根据所述主动测距预设距离范围内像素点的绝对距离，优化所述被动测距各像素点所在表面的法向量，以优化所述所有像素点的相对距离；根据所述主动测距预设距离范围内像素点的绝对距离，对所述被动测距对应像素点进行标定，得到基准点绝对距离；根据所述基准点绝对距离，所述优化的所有像素点相对距离，预设数量历史帧的三维图像结果，求解当前帧所有像素点绝对距离的最优解。

可选地，将二维图像与像素级测距得到的距离相融合得到三维图像，包括：

将所述二维图像和所述所有像素点绝对距离最优解融合，得到三维图像。

第二方面，本发明提供了一种复合测距系统，该系统包括：

接收器，用于接收场景光和激光回波；

分光器，用于将所述接收器接收到的场景光与激光回波分离；

被动测距光路处理单元，用于将所述场景光传播到感光元件；

主动测距光路处理单元，用于激光发射和对激光回波的偏振调制；