[發明專利]在3D成像系統中測定距離

無效

• 申請號: 201110240920.7
• 申請日: 2005-07-06
• 公開（公告）號: CN102411145A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: J·迪米斯戴爾
• 申請（專利權）人: 拓普康定位系統公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/486
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

本申請是申請日為2005年7月6日、名稱為“在3D成像系統中測定距離”的第200580029267.2號發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請涉及在2004年7月6日提交的，申請號為No.10/886079的美國專利申請，標題是“用于三維成像的系統和方法”，我們的案號是1980.001US1，通過引用的方式將其納入本說明書。

背景技術

技術領域

本發明涉及在三維成像系統中測定距離。

背景技術

激光技術，例如LADAR(激光檢測和測距)或“LIDAR”(光檢測和測距)，目前正被應用于在三維成像系統中對目標進行成像。經常來自激光源的光射向感興趣的目標。然后來自該目標的反射光聚集并聚焦在一個或多個光電檢測器上。

例如，通過測定發射的光脈沖從發射源到目標并返回到檢測器的往返傳播時間，LADAR系統能測定到目標的距離。然而，使這種系統適合對遠程目標進行成像對可用裝置的靈敏度和速率構成了挑戰。

在美國專利No.5,446,529(1995)中，Stettner等人描述了放置在成像平面上以檢測兩維圖像幀的陣列檢測器，該圖像幀能被進一步處理以增強圖像。如果聚集了足夠的光并且所述目標的反射能夠區別于噪聲，那么該目標就能夠被這種系統識別。

在一些激光成像系統中，掃描器或接收器掃描過目標，并且多激光脈沖用來探測所述目標的輪廓。這種方法的一個實施例在2004年5月11日授予Dimsdale等人的美國專利No.6,734,849中示出。

在美國專利No.5,892,575(1999)中，Marino在另一方面公開了一種使用以非線性蓋革(Geiger)模式工作的單片光檢測器陣列進行場景(scene)成像的系統。在由該專利公開的一個無掃描器的實施方案中，處理器對目標場景成像，該目標場景成像是基于由光電檢測器陣列在陣列上多個位置處接收的目標反射的光子的往返傳播時間。

迄今為止的方法比較復雜，因此制造和維修昂貴。所需要的是一種解決上述問題以及當閱讀以下描述時變得顯而易見的其它問題的用于成像的系統和方法。

附圖說明

圖1圖示了根據本發明的成像系統；

圖2-4圖示了成像系統的其它實施方案；

圖5示出了根據本發明的檢測器和計時電路；

圖6圖示了能夠用在圖5的計時電路中的內插器；

圖7圖示了在圖5的計時電路中的Nutt內插法；

圖8圖示了在圖5的計時電路中的兩個內插器電路的串聯；

圖9圖示了基于模擬的電壓讀數的時間內插法；以及

圖10-12圖示了根據本發明的共振器/衰減器。

具體實施方式

在以下優選實施方案的詳細描述中，參考形成本文一部分的附圖，并且通過圖解示出了可以實施本發明的具體實施方案。應該理解在不背離本發明的范圍的情況下可以使用其它的實施方案并且可以進行結構變化。

在圖1中示出了用于創建目標場景101的高分辨率三維圖像的代表性系統100。脈沖光源102、典型地為激光器，指向目標場景101。一些光從場景反射回來。檢測器陣列104接收來自部分場景的光。從所述系統到單個檢測器的視場(field?of?view)中的部分場景101的距離是由從光照射所述場景部分以及然后返回到探測器104所需的時間來測定的。

在圖1所示的實施方案中，成像系統100包括激光器102，光學器件103，檢測器陣列104，計時電路106，處理器108，存儲器110和顯示器112。在一個實施方案中(諸如圖1中所示)，系統100還包括以下面將描述的方式用于校準系統100的共振器/衰減器114。系統100測量來自每個兩維像素陣列的一個或多個目標的反射激光脈沖的往返時間，提供了毫米級精度和分辨率的圖像。

在一個實施方案中，諸如圖2中所示，系統100包括連接到激光器132的脈沖發生器130。脈沖發生器產生由激光器132轉變為光脈沖的電子脈沖。如果從電子脈沖的產生到光脈沖的產生的時間是可重復的，那么能夠從由脈沖發生器130電子脈沖的產生來測定傳輸時間。否則，就可以基于由激光器132產生光脈沖來測定傳輸時間。