[發(fā)明專利]一種基于仿人眼視覺機(jī)理的激光三維成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410055334.9
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103760570A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝群;曹杰;曹峰梅;穆嘉星;許建春;閆磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光三維成像領(lǐng)域，特別是涉及一種基于仿人眼視覺機(jī)理的激光三維成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，三維視覺傳感器因能夠獲取大量且實(shí)時(shí)的目標(biāo)信息而廣泛的應(yīng)用于機(jī)器視覺、圖像監(jiān)控、智能導(dǎo)航等領(lǐng)域。相比較傳統(tǒng)的二維視覺傳感器而言，激光三維成像不僅能夠提供目標(biāo)強(qiáng)度像，而且還能提供目標(biāo)的距離信息，因此對目標(biāo)的描述更加豐富、準(zhǔn)確。但目前的高靈敏度探測器受到工藝制約，難以實(shí)現(xiàn)大面陣。因此目前仍以掃描成像為主，使得成像效率難以提高，無法滿足實(shí)時(shí)性的需求，具體表現(xiàn)在三方面：（1）成像效率無法滿足需求。掃描方式主要是通過掃描機(jī)構(gòu)對目標(biāo)進(jìn)行多次成像，然后疊加的一種成像方式，這種方式需要若干次掃描才能完成一幅圖像的獲取，雖然分辨率可以通過增加掃描次數(shù)提高，但是成像效率較慢，無法滿足實(shí)時(shí)性的需求。（2）體積龐大，重量難以降低。目前的掃描機(jī)構(gòu)多以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，對于較大范圍的成像勢必需要掃描范圍更大的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致系統(tǒng)集成度下降，難以實(shí)現(xiàn)小型化。（3）分辨率較低。由于受加工工藝的制約，難以形成高靈敏、大面陣探測器陣列，因此，難以滿足高分辨率成像需求。據(jù)調(diào)研，人眼視網(wǎng)膜具有非均勻采樣特性，且視覺傳輸能夠有效降低數(shù)據(jù)冗余，有利于快速成像，這為解決以上問題提供了一種新方法。首先，人眼視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)為非均勻排列，視網(wǎng)膜中的神經(jīng)元由內(nèi)向外逐漸減少，這使得視網(wǎng)膜中央可以更精細(xì)的分辨目標(biāo)，周邊粗略的描述目標(biāo)，因此，可以對感興趣區(qū)域高分辨率成像，對非感興趣區(qū)域粗略觀察；其次，人眼視網(wǎng)膜與大腦皮層近似對數(shù)極坐標(biāo)映射，使其對視網(wǎng)膜外圍區(qū)域具有很好的數(shù)據(jù)壓縮特性，滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨螅蛔詈螅搜垡暰W(wǎng)膜為面陣成像，無需掃描機(jī)構(gòu)，可減輕系統(tǒng)質(zhì)量，有利于系統(tǒng)小型化。

因此，本專利提出一種基于仿人眼視覺基理的脈沖激光三維成像系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)仿人眼視網(wǎng)膜的面陣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大視場、高分辨率、快速的激光三維成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)激光三維成像存在的分辨率低、成像速度慢，結(jié)構(gòu)體積龐大等問題，提供一種仿人眼視覺基理的激光三維成像系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種基于仿人眼視覺基理的激光三維成像系統(tǒng)，包括觸發(fā)器、脈沖激光器、發(fā)射光學(xué)模塊、非均勻采集模塊、信號處理模塊、顯示器。

連接關(guān)系：

觸發(fā)器向脈沖激光器發(fā)送觸發(fā)信號，脈沖激光器發(fā)出激光脈沖，經(jīng)過發(fā)射光學(xué)模塊后，照射到目標(biāo)，經(jīng)過目標(biāo)反射或散射的回波被非均勻采集模塊接收，經(jīng)過信號處理模塊處理后，在顯示器上顯示圖像。

其中，非均勻采集模塊包括壓圈、第一鏡片、第一隔圈，第二鏡片，第二隔圈、第三鏡片、固定架、緊定螺釘、探測器陣列板、探測器陣列架、框架、滾花螺釘。

連接關(guān)系：

固定架用于放置第一鏡片、第一隔圈、第二鏡片、第二隔圈、第三鏡片，并且在固定架的前端留有螺紋，與壓圈螺接。首先，第三鏡片放入固定架中，其次，沿軸線方向依次放入第二隔圈、第二鏡片、第一隔圈、第一鏡片，使其相互緊靠，最后，將壓圈旋入固定架預(yù)留的螺紋，壓住第一鏡片，從而使得壓圈，第一鏡片、第一隔圈、第二鏡片、第二隔圈、第三鏡片、固定架形成一整體，稱之為成像物鏡。固定架的后方留有唇邊，與框架形成滑動配合，探測器陣列板粘固在探測器陣列架上，形成整體，將其沿軸向放入框架中，框架留有“1”型槽，且探測器陣列架留有螺孔，當(dāng)螺孔處于“1”型槽時(shí)，將滾花螺釘旋入探測器陣列架的螺孔中，使得探測器陣列架相對于框架可以沿軸向運(yùn)動；當(dāng)成像物鏡的像面與探測器陣列板重合時(shí)，將緊定螺釘旋入框架的螺孔中，壓住固定架的唇邊，同時(shí)旋緊滾花螺釘，緊固探測器陣列架。

一種基于仿人眼視覺基理的激光三維成像系統(tǒng)，采用非均勻采集模塊，目標(biāo)經(jīng)脈沖激光器照射后，反射或散射的脈沖回波依次經(jīng)過第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片，成像在探測器陣列板上，探測器陣列板由一系列獨(dú)立的探測器組成，每環(huán)探測器數(shù)量相同，排列成環(huán)狀，環(huán)環(huán)相切，且相鄰像素之間相切，每環(huán)所在圓環(huán)半徑成指數(shù)增長，且每環(huán)探測器的光斑面積隨指數(shù)增加，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)行分辨率可變的采集，探測器陣列將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，由信號處理模塊按照“環(huán)”選通的方式按照由內(nèi)環(huán)向外環(huán)依次讀出。實(shí)現(xiàn)了仿人眼視覺傳輸基理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高效的傳輸數(shù)據(jù)。

有益效果：

（1）本發(fā)明提出的一種基于仿人眼視覺機(jī)理的激光三維成像系統(tǒng)，基于仿人眼視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)，采用空間分辨率可變的方式對目標(biāo)進(jìn)行采樣，兼顧大視場與高分辨率等優(yōu)點(diǎn)；