[發明專利]飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像方法與系統

有效

• 申請號: 201310475786.8
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103558604A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 嚴惠民;張秀達;吳雨霖;崔永勝;尹煜
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）激光器發出的激光經過未加載相位的空間光調制器，再經過漫反射體表面反射到待測物體上，待測物體的反射光經過漫反射體表面再次反射后由數字處理器控制探測器接收，獲得未加載相位的三維圖像；

2）激光器發出的激光經過加載相位的空間光調制器調制，再經過漫反射體表面反射到待測物體上，待測物體的反射光經過漫反射體表面再次反射后由數字處理器控制探測器接收，獲得加載相位的三維圖像；

3）將步驟2）得到的加載相位的三維圖像與步驟1）得到的未加載相位的三維圖像相減，擬合出等高線圖的橢圓分布情況；

4）重復步驟2）～步驟3），使得探測器接收2～10⁶次不同光子飛行時間下的加載相位的三維圖像后分別擬合等高線圖的橢圓分布情況，得出各個方向光束最集中的空間光調制器相位分布；

5）根據步驟4）得到的空間光調制器相位分布用激光器依次從各個方向掃描待測物體，并用探測器記錄各個方向下的最終三維圖像；

6）由步驟5）得到各個方向的最終三維圖像利用光飛行時間方程反演出待測物體的成像。

2.根據權利要求1所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像方法，其特征在于：所述的光飛行時間方程為如下公式：

t=2s/c

其中，s為從激光器發出的激光經空間光調制器和漫反射體到待測物體的光路距離，c為光速，t為飛行時間。

3.根據權利要求1所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像方法，其特征在于：所述的步驟4）中的2～10⁶次不同光子飛行時間下的加載相位的三維圖像按照順序相位等值相加。

4.根據權利要求1所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像方法，其特征在于：所述的漫反射體為墻壁、人造塑料板、沙土堆、巖石、地面、山體、云層或植被，所述的數字處理器為個人計算機、DSP或者嵌入式處理器。

5.用于實施權利要求1所述方法的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，包括空間光調制器（2）、數字處理器（4）、漫反射體（7）和三維激光雷達系統（8），其特征在于：三維激光雷達系統（8）包括激光器（1）和探測器（3），數字處理器（4）分別與空間光調制器（2）、激光器（1）、探測器（3）連接，三維激光雷達系統（8）中的激光器（1）與空間光調制器（2）連接，三維激光雷達系統（8）與待測物體（6）之間設有障礙物（5），激光器（1）經空間光調制器（2）調制后的輸出光經漫反射體（7）照射到待測物體（6）上，待測物體（6）的反射光經漫反射體（7）被探測器（3）接收。

6.根據權利要求5所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，其特征在于：所述的三維激光雷達系統（8）中的激光器（1）為能發出脈沖光的激光器，所述的探測器（3）為能探測1~10³光子/像素的探測器。

7.根據權利要求5所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，其特征在于：所述的數字處理器（4）為個人計算機、DSP或者嵌入式處理器。

8.根據權利要求5所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，其特征在于：所述空間光調制器（2）由數字處理器（4）控制對激光器（1）發出的激光附加相位。

9.根據權利要求5所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，其特征在于：所述的障礙物（5）為不透光物體。

10.根據權利要求5所述的一種飛行時間原理的調制型漫反射表面反射成像系統，其特征在于：所述的漫反射體（7）為墻壁、人造塑料板、沙土堆、巖石、地面、山體、云層或植被。