[發明專利]一種3D/2D非掃描激光雷達復合成像裝置

在審

• 申請號: 201410729773.3
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104483676A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 韓紹坤;夏文澤;王亮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 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

技術領域

本發明涉及一種3D/2D非掃描激光雷達復合成像裝置，屬于光電成像技術領域。

背景技術

在軍事、民用等領域，現有的被動成像方式已經滿足不了社會發展的需要?，F有的被動成像方式只能得到物體的強度像而無法得到物體的三維信息，所以以激光雷達為代表的主動成像方式變的尤為重要。當前成像激光雷達的實現方式有很多，采用掃描方式的激光雷達已經比較成熟，但是掃描激光雷達有著一些固有的缺點，掃描機制使雷達無法對高速移動的物體進行成像、掃描機構的存在降低了整體的機構可靠性、增加了機構的體積和重量等這些無法克服的問題預示著非掃描成像方式最終一定會取代掃描成像方式。實現非掃描成像激光雷達的方式同樣有很多，就其未來發展前景來說，由于APD陣列的成像方式具有主要器件均為硅材料器件、加工技術成熟、便于集成、無真空輔助器件等優勢，成為最具發展潛力的一種成像方式，。

但是受到當前加工工藝的限制，APD陣列探測器的像素數還不能做到太大，這樣的像素數很難滿足實際應用的需求，因此很難直接用APD陣列探測器得到高分辨率距離圖像。當前焦平面陣列探測器的發展要優于APD陣列探測器發展，焦平面陣列可以做到的像素數量遠大于APD陣列探測器的像素數，利用焦平面陣列的成像方式，可以得到物體的強度像。經過分析，發現物體的距離像和強度像之間存在著某種聯系，可以利用這種聯系將APD陣列探測器的低分辨率距離像與焦平面陣列探測器的高分辨率強度像進行融合得到一幅擁有較高分辨率的距離圖像。這樣可以彌補APD陣列探測器無法做到多像素的缺點，可以得到一幅具有高分辨率的距離圖像。

發明內容

本發明解決了當前APD陣列探測器無法做到多像素的問題，提出了一種APD陣列探測器數據與焦平面陣列數據相融合的裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明是一種3D/2D非掃描激光雷達復合成像裝置。該裝置包括短波紅外激光器、反射鏡、APD探測器、擴束整形光學系統、接收光學系統、濾光片、半透半反鏡、APD陣列探測器、放大電路、TDC計時電路、焦平面陣列探測器、DSP高速數據處理板卡和顯示器；

所述的短波紅外激光器在接收到脈沖觸發信號時發射大電流窄脈沖信號；

所述的反射鏡對光能量進行分割；

所述的APD探測器將光脈沖信號轉變為電脈沖信號；

所述的擴束整形光學系統具有兩組鏡頭，并且鏡頭表面鍍有905nm的紅外增透膜，兩組鏡頭分別用于激光束的擴束和整形；

所述的接收光學系統是大口徑長焦的折反射式望遠接收光學系統；

所述的濾光片能夠對光能量進行選通；

所述的半透半反鏡對光能量進行分割，其中50％的光能量被反射和50％的光能量被透射；

所述的APD陣列探測器和焦平面陣列探測器是面陣的接收器件；

所述的放大電路對APD陣列探測器輸出的每一路電信號進行一致的放大；

所述的TDC計時電路對APD陣列探測器輸出的每一路電信號進行精確的計時；

所述的高速數據處理板卡是基于DSP芯片設計的數據處理板卡，該芯片同時作為控制芯片使用，是整個系統的控制端；

所述的顯示器是液晶顯示器。

工作過程為：短波紅外激光器發射短波紅外激光光束，激光光束經擴束整形光學系統后射向目標并被反射，經望遠接收光學系統接收，被接收的光線經過濾光玻璃濾除背景光線。當光線照射到半透半反鏡上時，光線被分成兩束，其中一束照射到APD陣列探測器，生成一幅低分辨率距離像；另一束光束照射到焦平面陣列探測器以生成一幅高分辨率強度像，高速數據處理板卡對兩幅圖像進行算法處理得到高分辨率距離圖像。

有益效果

本發明利用低分辨率的APD距離圖像與高分辨率的焦平面強度圖像進行融合，最終得到高分辨率的距離圖像，解決了當前由于材料工藝限制而無法制造高分辨率APD陣列探測器、無法得到高分辨率距離圖像的問題。擴展了APD陣列探測器的應用。

附圖說明

圖1為實施例中一種3D/2D非掃描激光雷達復合成像裝置的示意圖；

其中，1-短波紅外激光器、2-反射鏡、3-APD單點探測器、4-擴束整形光學系統、5-接收光學系統、6-濾光片、7-半透半反鏡、8-APD陣列探測器、9-高速放大電路、10-TDC計時電路、11-焦平面陣列探測器、12-高速數據處理板卡、13-液晶顯示器；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

實施例