[發(fā)明專利]一種多光譜條紋管激光雷達(dá)偏振成像裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110100125.8
• 申請(qǐng)日: 2011-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102253393A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓紹坤;趙文;馬晨寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多光譜條紋管激光雷達(dá)偏振成像裝置，屬于光電成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光主動(dòng)成像技術(shù)是利用主動(dòng)發(fā)射激光照射目標(biāo)，探測(cè)目標(biāo)的反射回波信號(hào)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，是目前唯一能夠同時(shí)獲取目標(biāo)四維像的技術(shù)手段，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。條紋管激光雷達(dá)是一種非掃描的主動(dòng)成像技術(shù)，能夠獲得高分辨率的距離像和強(qiáng)度像，有著非掃描，視場(chǎng)角大，成像幀頻高等優(yōu)點(diǎn)，是最有希望實(shí)用化的激光雷達(dá)的一種。該技術(shù)無(wú)論是在軍事上還是在民用上都有很高的應(yīng)用價(jià)值，特別是該技術(shù)能夠進(jìn)行高幀頻的非掃描成像，目前這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于海洋監(jiān)測(cè)、地貌勘測(cè)等領(lǐng)域。現(xiàn)有的條紋管激光雷達(dá)成像技術(shù)都是在單一波段成距離像和強(qiáng)度像，沒(méi)有目標(biāo)的光譜信息和偏振信息，而光譜信息和偏振信息也是目標(biāo)十分重要的信息，不同目標(biāo)有著不同的光譜特性和偏振特性，為了達(dá)到更高精度的目標(biāo)識(shí)別，本發(fā)明將多光譜技術(shù)和偏振探測(cè)技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于條紋管激光雷達(dá)系統(tǒng)。

多光譜成像技術(shù)不同于傳統(tǒng)的單一寬波段成像技術(shù)，它將成像技術(shù)和光譜測(cè)量技術(shù)結(jié)合在一起，獲取的信息不僅包括二維空間信息，還包含隨波長(zhǎng)分布的光譜輻射信息，形成所謂的“數(shù)據(jù)立方體”，豐富的目標(biāo)光譜信息結(jié)合目標(biāo)空間影像極大地提高了目標(biāo)探測(cè)的準(zhǔn)確性、擴(kuò)展了傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)的功能，是光電探測(cè)技術(shù)的一個(gè)質(zhì)的飛躍。該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是能夠?qū)⒐ぷ鞴庾V區(qū)精細(xì)劃分為多個(gè)譜段，并同時(shí)在各譜段對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景成像探測(cè)。由于絕大多數(shù)物質(zhì)都有其獨(dú)特的輻射、反射或吸收光譜特征，因此根據(jù)探測(cè)器上探測(cè)到的目標(biāo)物光譜分布特征，可以準(zhǔn)確地分辨像素所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)成分。偏振成像技術(shù)是結(jié)合偏振輻射成像技術(shù)和偏振測(cè)量技術(shù)，獲得待測(cè)目標(biāo)的偏振參數(shù)的灰度值，這樣可以增強(qiáng)所獲取待測(cè)目標(biāo)的信息量。偏振信息是不同于輻射信息的物體信息的另一種表征，相同輻射的物體可能有不同的偏振度，因而使用偏振成像技術(shù)可以分辨普通圖像難以分辨的顏色和反射率相近的物體，因此，偏振成像探測(cè)技術(shù)無(wú)論在軍事上還是在民用上都有廣泛的應(yīng)用前景。如果將多光譜探測(cè)技術(shù)和偏振探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于條紋管激光雷達(dá)，不僅可以得到目標(biāo)的距離和強(qiáng)度信息，還可以得到目標(biāo)的光譜和偏振信息，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的目標(biāo)探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決目前條紋管激光雷達(dá)只在單一波段成距離和強(qiáng)度像的問(wèn)題，將多光譜探測(cè)技術(shù)和偏振探測(cè)技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于條紋管激光雷達(dá)，提出一種多光譜條紋管激光雷達(dá)偏振成像裝置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種多光譜條紋管激光雷達(dá)偏振成像裝置，該裝置包括多波長(zhǎng)激光器、擴(kuò)束棱鏡、望遠(yuǎn)鏡、成像透鏡、條紋管、CCD相機(jī)、計(jì)算機(jī)、第一組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)、第二組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)和偏振光分光系統(tǒng)；其中，第一組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)由第一反射濾光片和第一全反射鏡構(gòu)成，第二組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)由第二反射濾光片和第二全反射鏡構(gòu)成，偏振光分光系統(tǒng)由1/4波片和渥拉斯頓棱鏡構(gòu)成；

所述的多波長(zhǎng)激光器發(fā)射混合多波長(zhǎng)激光束；

所述的條紋管的陰極附有四條狹縫，從上至下依次為第一條狹縫、第二條狹縫、第三條狹縫和第四條狹縫；

所述的第一反射濾光片和第二反射濾光片與多波長(zhǎng)激光器發(fā)射的混合多波長(zhǎng)激光束波長(zhǎng)相匹配。

工作過(guò)程為：多波長(zhǎng)激光器發(fā)射混合多波長(zhǎng)激光束，混合多波長(zhǎng)激光束通過(guò)擴(kuò)束棱鏡擴(kuò)束后入射至待測(cè)目標(biāo)并被待測(cè)目標(biāo)反射后獲得多波長(zhǎng)的散射光，多波長(zhǎng)的散射光經(jīng)望遠(yuǎn)鏡接收并匯聚至偏振光分光系統(tǒng)，偏振光分光系統(tǒng)中的1/4波片將多波長(zhǎng)的散射光變成多波長(zhǎng)線偏振光，多波長(zhǎng)線偏振光再經(jīng)過(guò)偏振光分光系統(tǒng)中渥拉斯頓棱鏡的分光作用變成光矢量相互垂直的多波長(zhǎng)線偏振光o光和e光，其中o光矢量的振動(dòng)方向和主平面垂直，e光矢量的振動(dòng)方向和主平面平行；成像透鏡將兩束相互垂直的多波長(zhǎng)線偏振光o光和e光分別進(jìn)行匯聚，然后入射至第一組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)和第二組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)進(jìn)行分光，多波長(zhǎng)線偏振光o光經(jīng)過(guò)第一組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)的第一反射濾光片，其中一個(gè)波長(zhǎng)的光透過(guò)第一反射濾光片匯聚在條紋管的第一條狹縫的光電陰極上，另一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第一組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)的第一全反射鏡全反射后匯聚在條紋管的第二條狹縫的光電陰極上，多波長(zhǎng)線偏振光e光經(jīng)過(guò)第二組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)的第二反射濾光片，其中一個(gè)波長(zhǎng)的光透過(guò)第二反射濾光片匯聚在條紋管的第三條狹縫的光電陰極上，另一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第二組多波長(zhǎng)分光系統(tǒng)的第二全反射鏡全反射后匯聚在第四條狹縫的光電陰極上，四條狹縫上的光電子經(jīng)過(guò)條紋管后，在條紋管的熒光屏上激發(fā)熒光，并在CCD相機(jī)上形成條紋圖像，形成的條紋圖像送入計(jì)算機(jī)處理后重構(gòu)出帶有待測(cè)目標(biāo)光譜信息和偏振信息的三維圖像；