[發明專利]基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統

無效

• 申請號: 200910071695.1
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101526619A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 孫秀冬;許元男;趙遠;劉麗萍;張宇;靳辰飛;吳杰;陳鍾賢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01C11/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

1.基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統，它包括無掃描激光雷達、控制處理器(1)、第一分光器(3)、PIN解碼器(5)、延時發生器(6)、高壓調制電源(7)、選通電源(8)、第二分光器(11)、窄帶濾波片(12)、帶阻濾波片(13)和CCD相機(14)；無掃描激光雷達包括脈沖激光器(2)、發射光學整形系統(4)、ICCD面陣探測器(9)和接收光學系統(10)；

脈沖激光器(2)發射出的激光光束經第一分光器(3)分束后分別照射在發射光學整形系統(4)和PIN解碼器(5)的受光面上，照射在發射光學整形系統(4)上的激光光束經整形后照射到目標上，經目標反射后的回波脈沖被接收光學系統(10)接收，經接收光學系統(10)匯聚后激光光束經第二分光器(11)分束后分別透射窄帶濾波片(12)和帶阻濾波片(13)照射在ICCD面陣探測器(9)和CCD相機(14)的受光面上；

ICCD面陣探測器(9)的圖像輸出端和CCD相機(14)的圖像輸出端分別連接控制處理器(1)的兩個圖像輸入端，控制處理器(1)的脈沖控制端與脈沖激光器(2)的受控端相連，控制處理器(1)的延時控制端與延時發生器(6)的受控端相連，PIN解碼器(5)的觸發信號輸出端與延時發生器(6)的觸發端相連，延時發生器(6)的兩個延時信號輸出端分別連接高壓調制電源(7)的受控端和選通電源(8)的受控端，控制處理器(1)的觸發信號輸出端與高壓調制電源(7)的觸發端連接，高壓調制電源(7)的增益信號輸出端與ICCD面陣探測器(9)的增益信號輸入端連接，選通電源(8)的輸出端與ICCD面陣探測器(9)的電源輸入端連接，控制處理器(1)的曝光信號輸出端與CCD相機(14)的曝光信號輸入端連接；ICCD面陣探測器(9)由微通道板(9-1)、熒光屏(9-2)和CCD(9-3)組成；所述的微通道板(9-1)、熒光屏(9-2)和CCD(9-3)依次設置在同一水平光軸上；

其特征在于控制處理器(1)，用于觸發脈沖激光器(2)和觸發高壓調制電源(7)生成高壓調制信號，還用于控制延時發生器(6)生成延時信號，還用于設定CCD相機(14)的曝光時間，并在所述的曝光時間內觸發脈沖激光器(2)發射兩束具有時間間隔的脈沖，在發射脈沖的同時觸發ICCD面陣探測器(9)的微通道板(9-1)的增益調制，兩束脈沖對應不同的調制增益方式；以及用于對ICCD面陣探測器(9)和CCD相機(14)傳送來的圖像信息處理出距離像。

2.根據權利要求1所述的基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統，其特征在于ICCD面陣探測器(9)，用于將接收到的兩束回波脈沖分別在單調上升的函數調制下和常數調制下進行成像；第一束回波脈沖對應的增益調制方式為單調上升的指數函數；獲得的圖像包含兩種信息，一種是回波脈沖本身的強度信息，另一種是由于目標各點距離不同，導致各點回波脈沖到達接收器時所對應的增益不同，最終體現在CCD(9-3)上所成像的灰度對比有所變化；第二束回波脈沖對應的增益調制方式為常數，獲得的圖像中只包含光強信息；兩束回波脈沖所對應的兩幀圖像進行對比，并根據物體距離與增益函數間的映射關系，從而獲得激光雷達的距離圖像。

3.根據權利要求1或2所述的基于無掃描激光雷達與CCD相機的同步測距測速系統，其特征在于CCD相機(14)，用于對目標進行寬光譜被動成像；所述的CCD相機(14)的曝光時間比增益調制方式無掃描激光雷達的成像時間要長；在整個曝光時間內，CCD相機(14)始終接收成像區域的脈沖光信號；如果是運動物體，CCD相機(14)在曝光時間內成像則出現模糊，根據物體運動速度與成像模糊、物體的距離以及CCD相機(14)的參數設置存在函數關系：

υ=zKsxTf,]]>

其中υ為運動速度、z為物體的距離、K為CCD相機(14)成像模糊尺度、s_x為CCD相機(14)上單個像素的大小、T為CCD相機(14)上單個像素的曝光時間和f為CCD相機(14)的鏡頭焦距。