[发明专利]一种三维扫描测距装置及方法

说明书

本发明公开了一种三维扫描测距装置及方法，该装置包括：光扫描芯片、聚焦透镜、光接收元件及微处理器，光扫描芯片用于依次扫描输出多个角度的一字线光斑至待测物体上；聚焦透镜用于将待测物体在多个一字线光斑照射下反射的多个光束依次进行聚焦；光接收元件用于依次接收聚焦透镜聚焦后的多个光束，得到多幅包含亮斑的图像；微处理器，用于根据不同扫描角度及不同行像素下亮斑与待测物体深度之间的第一关系对多幅包含亮斑的图像进行解析，得到待测物体的三维点云。通过实施本发明，采用光扫描芯片进行一字线光斑的扫描及光接收元件中光斑的解析，省去了机械旋转扫描部件，实现了三维固态激光雷达的功能，在近距离测距中得到了较好的测距精度。

技术领域

本发明涉及深度测量领域，具体涉及一种三维扫描测距装置及方法。

背景技术

三维激光扫描仪是通过发射激光来扫描被测物，以获取被测物体表面的三维坐标。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，具有高效率、高精度的测量优势。三维激光扫描是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。三维激光扫描仪被广泛应用于结构测量、建筑测量、船舶制造、铁路以及工程的建设等领域，近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。然而，目前的三维激光扫描仪结构复杂，且体积较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种三维扫描测距装置及方法，以解决现有技术中三维激光扫描仪结构复杂的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种三维扫描测距装置，包括：光扫描芯片、聚焦透镜、光接收元件及微处理器，所述光扫描芯片用于依次扫描输出多个角度的一字线光斑至待测物体上；所述聚焦透镜用于将待测物体在多个一字线光斑照射下反射的多个光束依次进行聚焦；所述光接收元件用于依次接收所述聚焦透镜聚焦后的多个光束，得到多幅包含亮斑的图像；所述微处理器连接所述光接收元件，用于接收多幅包含亮斑的图像，根据不同扫描角度及不同行像素下亮斑与待测物体深度之间的第一关系对多幅包含亮斑的图像进行解析，得到待测物体的三维点云。

可选地，所述光扫描芯片还用于依次扫描输出多个角度的一字线光斑分别照射至与光扫描芯片距离不同的平板上；所述聚焦透镜还用于将平板在多个一字线光斑照射下反射的多个光束依次进行聚焦；所述光接收元件还用于依次接收所述聚焦透镜聚焦后的多个光束，得到多幅包含亮线的图像；所述微处理器还用于接收多幅包含亮线的图像，根据亮线的位置及平板和光扫描芯片之间的距离计算得到不同扫描角度及不同行像素下的第一关系。

可选地，所述光扫描芯片、所述聚焦透镜及所述光接收元件位于同一水平面上。

可选地，所述光扫描芯片与所述光接收元件之间的距离为固定值。

可选地，所述光扫描芯片包括：光学相控阵、光开关、MEMS光学扫描镜中的任意一种。

可选地，所述光接收元件为电荷耦合元件或CMOS摄像头。

本发明实施例第二方面提供一种三维扫描测距方法，包括：依次扫描输出多个扫描角度的一字线光斑照射至待测物体上；接收待测物体在多个一字线光斑照射下反射的多个光束依次进行聚焦；采集聚焦后的多个光束，得到多幅包含亮斑的图像；根据不同扫描角度及不同行像素下亮斑与待测物体深度之间的第一关系对多幅包含亮斑的图像进行解析，得到待测物体的三维点云。

可选地，根据不同扫描角度及不同行像素下亮斑与待测物体深度之间的第一关系对多幅包含亮斑的图像进行解析，得到待测物体的三维点云，包括：对多幅包含亮斑的图像进行解析，得到每张图像中每行像素的亮斑位置；根据第一关系得到每行像素的亮斑位置对应的深度信息；根据所述深度信息得到对应扫描角度的点云；根据所有扫描角度的点云得到待测物体的三维点云。