[发明专利]一种空间目标立体成像装置及方法

摘要

本发明涉及一种空间目标立体成像装置及方法，该装置，其特征是：至少包括脉冲固体激光器、光电探测器，反射镜，激光发射窗口，CCD探测器，快门，滤波片，成像镜头；工作时，脉冲固体激光器发射激光脉冲，穿过反射镜的中心洞口，通过光发射窗口处理以后，射向目标物，射向目标物的一部分光信号经反射或散射后返回，通过成像镜头进入相机，穿过滤波片、快门以后成像于CCD探测器，同时，一部分反射回来的脉冲信号会经过光发射窗口和反射镜进入光电探测器，光电探测器通过目标物到测距机的距离计算如下：S＝0.5Ct，其中C表示光在空气中的速度。本发明易于实现，既适用于近距离，也适用于中远距离目标的空间目标立体成像。

主权项

一种空间目标立体成像的方法，其特征是：至少包括如下步骤：第1步，第1次成像，快门T打开后，发射第1个光脉冲，目标散射或反射回来的光脉冲A、B、C、D完全通过后，然后再关闭快门，这时底板各像素点曝光后所获得的图像用矩阵I₀表示；第2步，第2次成像时，快门T打开后，再次发射光脉冲，当返回的光脉冲信号A、B、C、D尚未完全通过快门时，即关闭快门T，从时间域来看，这时应确保，对每个像素点，均只探测到了目标物散射或反射回来的光信号的一部分，这时底板各像素点曝光后所获得的图像用矩阵I₁表示，第2次成像，图像矩阵I₁中的每个像素点一定小于图像矩阵I₀中的每个像素点给出的曝光量数值；第3步，依据光脉冲的时域分布函数F(t)，对第1次获取的图像矩阵I₀和第2次获取的图像矩阵I₁进行处理，获取每个成像点的相对距离量；第4步，依据每个成像点的相对距离量给出三维立体像；所述的第3步依据光脉冲的时域分布函数F(t)，对第一次获取的图像矩阵I₀和第二次获取的图像矩阵I₁进行处理，获取每个成像点的相对距离量包括：第3.1步，根据光脉冲强度的时域分布函数F(t)，计算一个距离查询表；其中表的第1行数据为相对曝光量H值，按由小到大的次序排列；相对曝光量H(t)计算方法见公式(4)；其中分母项表示对整个脉冲进行积分，分子表示对脉冲的一部分积分；表的第2行为S项，其数据为距离值，由同一列的曝光量H值计算中所取t值决定，其数值由公式(5)进行计算；S(t)＝0.5Ct          (5)其中C是光在空气中的传播速度；该距离是一个相对数据，正方向由目标物指向摄像器材，零点取为目标中心到摄像器材的距离处；第3.2步，通过对(4)式和(5)式的离散化计算，获得所需要的距离查询表，表项的项数多少由距离测量的范围和精度要求和决定；第3.3步，用图像矩阵I₁中反映某个像素点曝光量的数据除以图像矩阵I₀中的对应数据，得到数值h；然后由该h值去查询距离查询表，找到表中与h最接近的表项H值H_i,它所对应的S值S_i，即为该像素点的距离坐标；对所有的像素点进行类似处理后，获取每个成像点的相对距离量。