[发明专利]机载分频激光三维成像装置及其成像方法

摘要

一种机载分频激光三维成像装置，基本原理是机载激光三维成像装置内部的FPGA电路对激光测量频率进行分频，每个分频信号之间的相位差为2π/分频数，利用多通道时间测量技术对每个激光测量频率进行单独测距，同时，同步采集扫描电机的角度，合成被测地表的三维表面数据。通过对地表测量剖面数据的曲率判别，提取出真正的地表三维数据。本发明的特点是采用一个激光源和一个探测器，不增加发射和接收器件的数量，仅通过电路分频的方法，克服机载高重频激光三维成像存在的距离模糊问题，可实现远距离、高重频的无模糊机载激光三维成像。

主权项

一种机载分频激光三维成像装置，其特征在于：该装置包括信号发生器(1)、信号分频器(2)、激光器(3)、回波探测器(4)、整形器(5)、多通道时间测量电路(6)、扫描镜(7)、角度编码器(8)、编码计数电路(9)、数据同步采集器(10)和数据处理模块(11)；所述的信号发生器(1)包括第一输出端和第二输出端，第一输出端接所述的激光器(3)的输入端，第二输出端接所述的信号分频器(2)的输入端，所述的信号分频器(2)包括N路输出的分频信号，其中N为大于2的分频数，所述的多通道时间测量电路(6)具有N个时间测量通道，所述的信号分频器(2)的第i路分频信号输出端与所述的多通道时间测量电路(6)相应的第i个时间测量通道的计数开始端相连；所述的信号发生器(1)产生的周期方波同时输入到所述的信号分频器(2)和所述的激光器(3)，所述的激光器(3)将同频率的激光脉冲输入到所述的扫描镜(7)，该扫描镜(7)将激光脉冲发射输出，激光的回波经过所述的扫描镜(7)反射输入到所述的回波探测器(4)，该回波探测器(4)完成光电探测后将与激光回波脉冲同频率的电脉冲信号输出到所述的整形器(5)，该整形器(5)将电脉冲信号整形成方波同时输出到所述的多通道时间测量电路(6)相应的时间测量通道的计数终止端，用于获取当前计数值；所述的角度编码器(8)安装在所述的扫描镜(7)的转动轴上，将转动产生的编码脉冲输入到所述的编码计数电路(9)，所述的编码计数电路(9)对编码脉冲进行角度计数后，将该角度计数值输入所述的数据同步采集器(10)的角度输入端，所述的多通道时间测量电路(6)一共测量N路信号的时间，并将测量的时间转换为相应的距离后输入到所述的数据同步采集器(10)的距离输入端；所述的数据同步采集器(10)将距离数据和角度数据进行时间同步后输入到所述的数据处理模块(11)，所述的数据处理模块(11)对单条扫描线的数据使用曲率分析方法提取出真实的测量数据。