[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

技術領域

本發明涉及激光測距技術領域，尤其涉及一種圖像尋的激光成像測距方法及裝置。

背景技術

激光測距儀由于具有非接觸測量、作用距離遠、測距精度高、操作便捷等特點而被廣泛應用于地質勘探、戰場目標測量、工業測控、水利建設、城市規劃等領域。當前市場上常見的激光測距儀均為非成像測距儀，采用發散角很小的激光束照射到目標上形成激光測量點，利用點探測器接收來自測量點的反射或散射的激光信號，通過反演獲取目標距離。由于激光照射到目標上時形成的激光點尺寸很小，從而導致尋的困難，即對遠距離目標測距時激光束很難瞄準目標，特別是小目標。

為解決此問題，激光測距儀被輔以瞄準望遠鏡，觀察者可通過望遠鏡尋找被測目標。但是，望遠鏡式測距儀僅在環境照度適宜的情況下才可有效尋的，當在夜間等低照度情況下則無法有效尋的，且當環境照度較高或者激光波長為人眼不可見時，人眼很難發現目標上的激光測量點，為此通常對瞄準望遠鏡和激光測距儀進行校準和標定，通過瞄準望遠鏡上的十字刻線來選取測量點，但這會導致望遠鏡測距儀對沖擊很敏感。

此外，萊卡地球系統公開股份有限公司發明了一種具有瞄準裝置的測距儀(發明專利號ZL?02814430.9)。該測距儀采用可見光束照射目標，在目標上形成測量點，借助瞄準裝置觀察測量點以保障光學接收系統有效接收來自目標的信號實現目標測距。但是對低照度環境下目標測距時，該測距儀的瞄準裝置仍無法有效尋的。

針對低照度環境下尋的問題，北京航空航天大學發明了一種手持晝夜激光成像測距儀(發明專利申請號：201010293433.2)，包括將激光成像分系統和激光測距分系統，其中，激光成像分系統實現低照度環境下目標的有效探測，激光測距分系統則實現目標測距。該激光成像測距儀主要是采用激光成像分系統替代瞄準望遠鏡，仍以十字刻線來瞄準目標，因此，本質上與傳統的望遠鏡式激光測距儀相同，仍然對沖擊敏感，且激光束難以對遠距離小目標形成有效測量點。

綜上所述，目前激光測距儀的激光束發散角很小，在測距時，目標上的激光測量點比較小，因而，對于遠距離目標，尤其是小目標測距時，存在尋的困難的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對上述現有技術存在的不足之處，本發明的主要目的在于提出一種圖像尋的激光成像測距方法及基于該方法的測距裝置，以實現通過圖像尋找目標并基于圖像測距的目的。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種圖像尋的激光成像測距方法，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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。