[发明专利]一种基于InGaAs相机的激光光场可视化装置及方法

权利要求书

1.一种基于InGaAs相机的激光光场可视化装置，包括二维伺服转台，其特征在于，还包括设置在二维伺服转台上的变焦镜头、定焦镜头、第一InGaAs相机、第二InGaAs相机、激光角度编码器、时序控制模块、激光器、光电探测器、测距电路、分光棱镜、系统控制模块，

激光角度编码器响应设定波段的入射光，并对入射光的角度进行编码，输出激光入射角和激光入射时刻到时序控制模块，

经变焦镜头采集的目标回波信号入射第一InGaAs相机，经定焦镜头采集的目标回波信号通过分光棱镜分为透射光和反射光，反射光聚焦于光电探测器的光敏面，激光器和光电探测器与测距电路连接，测距电路与系统控制模块连接，透射光入射第二InGaAs相机，

时序控制模块控制第一InGaAs相机和第二InGaAs相机在成像周期内交替成像，获得成像帧数据，时序控制模块输出激光入射角、激光入射时刻和成像数据帧到系统控制模块。

2.一种基于InGaAs相机的激光光场可视化方法，其特征在于，利用权利要求1所述的一种基于InGaAs相机的激光光场可视化装置，包括以下步骤：

步骤1、系统控制模块控制二维伺服转台以设定角速度转动扫描或者对设定角度范围进行扫描；

步骤2、时序控制模块控制第一InGaAs相机和第二InGaAs相机在成像周期内交替成像，获得成像帧数据；

步骤3、激光角度编码器检测到激光入射角并获取激光入射时刻，激光角度编码器将激光入射角和激光入射时刻输出到时序控制模块；

步骤4、时序控制模块根据激光入射时刻获得对应的成像帧数据，并将成像帧数据作为有用帧数据发送到系统控制模块；

步骤5、系统控制模块处理有用帧数据，得到来袭激光图像；

步骤6、根据激光源在来袭激光图像上的像素位置、InGaAs相机的像元尺寸、变焦镜头或定焦镜头的焦距，求出激光源相对于InGaAs相机光轴的方位角和高低角，系统控制模块根据激光源的方位角和高低角，驱动二维伺服转台，将激光器转向激光源方向，系统控制模块控制测距电路启动测距。

3.根据权利要求2所述的一种基于InGaAs相机的激光光场可视化方法，其特征在于，所述的步骤6中，系统控制模块控制测距电路启动测距包括以下步骤：测距电路控制激光器发出探测激光并记录测距开始时间，探测激光经反射后由定焦镜头接收，再由分光棱镜反射后经光电探测器探测获得探测信号，测距电路根据探测信号记录测距结束时间，测距电路根据测距开始时间和测距结束时间，测定目标距离。

4.根据权利要求2所述的一种基于InGaAs相机的激光光场可视化方法，其特征在于，所述的步骤6中，方位角和高低角通过以下步骤获得：

以来袭激光图像的中心点为坐标原点，以像素为单位，设激光源的成像点在来袭激光图像上的位置坐标为(x，y)，InGaAs相机的像元尺寸为d*d，InGaAs相机成像时的镜头焦距为f，激光源相对于InGaAs相机光轴的方位角为tan^-1(x*d/f)，高低角为tan^-1(y*d/f)。