[發明專利]圖像尋的激光成像測距方法及裝置

有效

• 申請號: 201210212145.9
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102736085A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王新偉;周燕;劉育梁
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/08;G01S7/483
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，該方法包括：

首先采用非選通成像的方式對目標所處環境成像并輸出數字全景圖，實現圖像尋的；

發現目標后，開啟測距功能，輸出含目標的全景幀，用戶通過系統控制面板或圖像信息顯示模塊中的觸摸屏在全景幀中選取感興趣目標，完成目標選取后開啟測距功能；

在測距時序模式下，首先獲得一背景幀，然后利用距離選通成像構造具有三角形距離能量包絡的空間切片，對前視視場進行切片式掃描，輸出切片幀，且相鄰切片幀間存在信號交疊；

反演目標距離時，首先所有切片幀與背景幀差分獲得消除背景影響的新切片幀，然后系統自動基于距離選通回波展寬效應建立的相鄰新切片幀間主窗口區圖像灰度比與距離能量比間的映射關系計算獲得目標的距離信息，從而完成目標測距。

2.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述非選通成像分為夜間成像模式和白天成像模式，具體為：

對于夜間成像模式，非選通成像采用主動成像的方式工作，采用脈沖激光器作為照明光源，經過光學發射子系統對環境進行照明，當激光傳播至目標時被目標散射形成向后傳播的回波信號，該信號被光學接收子系統接收，并經窄帶濾光片濾除環境背景光，然后被選通門放大，并被面陣成像器件采集，經圖像信息處理模塊、輸出數字圖像至圖像信息顯示模塊；

對于白天成像模式，由于環境照度大，無需激光器輔助照明，因此，非選通成像采用被動成像的方式工作，脈沖激光器處于關閉狀態，其它設置與夜間成像模式相同；

在非選通成像過程中，選通門處于完全開啟狀態，接收來自前視視場的全部信號，因此，輸出的圖像為全景圖，包含前視視場內所有的目標和背景圖像信息。

3.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述圖像尋的是用戶通過系統輸出的全景圖來尋找目標，該全景圖能夠通過數控變焦模塊控制系統焦距實現視場的放大或縮小，且輸出的圖像支持數字放大；這種圖像尋的的工作方式利于用戶通過視覺直觀地發現目標，且由于采用主動成像的方式，對于低照度環境下的目標仍可有效成像，實現目標尋的。

4.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述全景幀是用戶通過圖像尋的發現目標后系統輸出的全景圖；獲取全景圖時，選通門一直處于開啟狀態。

5.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述感興趣目標是用戶通過系統控制面板或圖像信息顯示模塊中的觸摸屏選取全景幀中需要測量的目標；該測距裝置中的目標選取工具包括十字線、矩形、圓形和自由多邊形，其中，十字線主要是用于全景幀圖像中的點測量，即單像素測量；矩形、圓形和自由多邊形則主要是用于全景幀圖像中的區域測量，用戶能夠根據目標幾何形狀特點通過矩形、圓形或者自由多邊形來勾選目標；測量中，用戶能夠根據測量需求，一次選取全景幀中多個目標同時進行測距。

6.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述距離選通成像是采用脈沖激光器作為照明光源，采用含選通門的面陣成像器件作為探測器，通過控制選通脈沖和激光脈沖間的延時實現對不同距離處空間切片的成像；

工作時，當脈沖激光傳至目標時形成向后傳播的脈沖回波信號，與非選通主動成像不同，選通門僅在激光脈沖發射一段延時τ后，開啟并接收回波信號，選通門開啟持續時間為t_g，從而對距離區間為[(τ-t_L）c/2n，(τ+t_g)c/2n]的空間切片進行成像；其中，t_L為激光脈沖的脈寬，c為真空環境下的光速，n為大氣折射率。

7.根據權利要求1所述的圖像尋的激光成像測距方法，其特征在于，所述三角形距離能量包絡的空間切片，是在距離選通回波展寬效應下，當選通脈沖和激光脈沖均為方波脈形且選通門寬t_g與激光脈寬t_L相等時，選通脈沖和激光脈沖卷積作用后的距離向上的能量包絡為三角形，即空間切片距離向上的能量分布呈三角形，存在一上升沿和一下降沿，分別稱為空間切片的頭信號區和尾信號區。