[發(fā)明專利]一種水下面陣掃描激光成像裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610188617.X
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN107241533B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王全喜;王新偉;肖昌美;李庶中;李廣良;周燕;趙江;張鵬;李越強;姚林海;柳秋興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍92232部隊;中國科學院半導體研究所;西安應(yīng)用光學研究所
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京方安思達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

1.一種水下面陣掃描激光成像裝置，所述裝置包括：運載器(l)、電學模塊(19)和成像模塊(18)；

所述運載器(1)是整個裝置的外殼，所述電學模塊(19)包括照明激光器(15)、組合慣導(16)和控制處理單元(17)；所述電學模塊(19)的各部件固定在安裝板(22)兩側(cè)，通過安裝板(22)與運載器(1)固定；

所述成像模塊(18)包括縱搖伺服機構(gòu)(5)、橫滾伺服機構(gòu)(6)和光學成像模組(14)，所述縱搖伺服機構(gòu)(5)通過轉(zhuǎn)接板(24)與運載器(1)固定，所述縱搖伺服機構(gòu)(5)利用剛性支架(21)負載橫滾伺服機構(gòu)(6)，所述橫滾伺服機構(gòu)(6)直接負載光學成像模組(14)；所述橫滾伺服機構(gòu)(6)用于實現(xiàn)橫向掃描和橫向修正瞄準線；所述縱搖伺服機構(gòu)(5)用于實現(xiàn)縱向掃描和縱向修正瞄準線功能，并通過縱搖不同角度實現(xiàn)前視模式和下視模式的切換；

所述光學成像模組(14)包括成像鏡頭(7)、濾光片(8)、選通成像傳感器(9)和照明鏡頭(l0)；所述照明激光器(15)發(fā)射的激光通過傳能光纖(11)傳輸至照明鏡頭(10)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述運載器(1)上設(shè)有插頭(2)連接線纜，實現(xiàn)與無人潛器(25)進行信息交互及電力供應(yīng)；運載器(1)整體外觀呈圓柱形，頭部呈球形，頭部具有前視光學窗(4)，腹部具有下視光學窗口(3)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述組合慣導(16)，用于獲得運載器(1)的姿態(tài)參數(shù)，包括質(zhì)心的實時平移矢量、航向、縱搖和橫滾姿態(tài)角信息，并將這些信息傳輸至控制處理單元(17)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述控制處理單元(17)包括：通信子單元、圖像處理子單元和伺服控制子單元；

所述通信子單元，用于接收通過插頭(2)傳入的上位機的控制命令，向上位機上傳圖像處理子單元生成的圖像數(shù)據(jù)信息；

所述伺服控制子單元，用于接收組合慣導(16)發(fā)送的信息，產(chǎn)生控制縱搖伺服機構(gòu)(5)和橫滾伺服機構(gòu)(6)的控制命令；

所述圖像處理子單元，用于接收選通成像傳感器(9)的圖像信息，進行圖像拼接、三維圖像處理和合成全景圖。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述選通成像傳感器(9)為整個裝置的成像器件，由選通像增強器經(jīng)光錐耦合至面陣圖像傳感器構(gòu)成，用于將成像鏡頭(7)接收的目標激光回波信號轉(zhuǎn)換成電信號，并輸出二維圖像至控制處理單元(17)的圖像處理子單元；選通成像傳感器(9)所采用的面陣圖像傳感器為CCD或CMOS，對應(yīng)形成兩種選通成像傳感器ICCD和ICMOS，其中，選通ICCD由選通像增強器經(jīng)光錐耦合至CCD構(gòu)成，選通ICMOS由選通像增強器經(jīng)光錐耦合至CMOS構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述成像模塊(18)還包括反光鏡(20)，負載于橫滾伺服機構(gòu)(6)上，布置在光學成像模組(14)前，將照明鏡頭(10)發(fā)出的激光反射到指定方向上，將從目標反射回的激光反射到成像鏡頭(7)上，也就是將光學成像模組的光軸指向指定方向上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的水下面陣掃描激光成像裝置，其特征在于，所述成像模塊(18)還包括搜索引導與測距單元，用于搜索探測照明激光器(15)發(fā)出的激光照射區(qū)域的目標并測量目標的距離，然后將距離信息反饋給所述控制處理單元(17)；所述搜索引導與測距單元包括接收鏡頭(12)和光電探測器(13)，照明激光器(15)為搜索引導與測距單元提供納秒級激光脈沖，通過時延信息進行測距；

所述控制處理單元(17)還包括測距處理子單元，用于接收搜索引導與測距單元傳入的目標距離信息，并將距離信息換算成延時信息，產(chǎn)生控制選通成像傳感器(9)和照明激光器(15)的工作時序，實現(xiàn)水下距離選通成像。