[發明專利]偏極性閃光激光光達系統及成像方法

有效

• 申請號: 201710215974.5
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107192373B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 占涵宇;蔣含莞;張勁泉
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

本發明提供一種偏極性閃光激光光達系統和成像方法，包括：激光發射器；濾波器；偏極性攝像機，獲取多個不同偏振角的光強度值；計時器，其獲取每一個像素圖像的激光脈沖散射信號傳播時間；數據處理器，其與所述偏極性攝像機和計時器連接；圖像顯示器，其與數據處理器連接。成像方法，步驟包括：激光發射器發射激光脈沖；偏極性攝像機獲取每四個相鄰像素的光強度數據；計時器獲取所述每一像素的散射信號傳播時間；數據處理器計算每一像素對應目標的距離值和每四個相鄰像素的總光強度，偏振度和偏振角數據；根據數據處理器獲得數據，實時的繪制圖像。本發明大大提高了繪圖的精確度和效率，同時也適應于低光強度及低光對比率的環境。

技術領域

本發明涉及一種偏極性閃光激光光達系統及成像方法。

背景技術

白光攝影設備由于自身的光柵投影器結構以及依賴時序編碼的測量原理限制，不僅體積和重量較大，需要三腳架等穩定支撐結構輔助拍攝，便捷性有所局限，而且白光光源亮度有限，測量受環境光和物體本身顏色材質等光學屬性影響較大，在較亮的環境中或面向較深顏色的物體，都難以進行有效攝影。現有的攝像機只能根據光強度繪制二維圖形，無法提供目標的三維結構和方位的信息，并且傳統的攝像機無法在低光強度環境或對低光強度目標工作，此外傳統的攝像機無法區分光對比度和顏色相似的目標。

發明內容

針對所提到的問題，本發明提供了偏極性閃光激光光達系統，包括：

激光發射器，其發射窄帶高頻的長波激光脈沖信號；

濾波器，其設置在散射激光被接收的光路上，用于過濾非激光脈沖散射信號；

偏極性攝像機，其用于拍攝同一物體時，獲取多個不同偏振角的光強度值；

計時器，其內設置有對應于每一個像素獨立的時間觸發器，所述計時器獲取所述每一個像素圖像的激光脈沖散射信號傳播時間；

數據處理器，其與所述偏極性攝像機和計時器連接，所述數據處理器根據所述計時器獲取的每一個像素對應圖像的激光脈沖散射信號傳播時間，計算每一個像素對應目標的距離值；所述數據處理器根據所述偏極性攝像機獲取的不同偏振角的光強度值，計算每四個相鄰像素圖像的總光強度和偏振度；

圖像顯示器，其與所述數據處理器連接，根據所述數據處理器獲得的數據，實時的繪制和顯示二維和三維的多個偏振圖像，以及二維和三維的總光強度、偏振度和偏振角圖像或錄像。

優選方案是：所述偏極性攝像機，其鏡頭在每四個相鄰像素設置方向為0°、45°、90°和135°的納米縫隙或納米金屬絲，所述偏極性攝像機可獲取偏振角角度為0°、45°、90°和135°的圖像。

優選方案是：所述濾波器為窄帶濾波器。

優選方案是：步驟包括：

1)激光發射器周期性的發射窄帶的激光脈沖，目標表面散射激光脈沖散信號，所述濾波器過濾非激光脈沖散射信號；

2)偏極性攝像機獲取每四個相鄰像素的偏振狀態為0°，45°，90°和135°的散射信號光強度數據；

3)計時器獲取所述每一像素的散射信號傳播時間；

4)數據處理器根據所述計時器獲取每一像素的散射信號傳播時間，計算每一像素對應目標的距離值；所述數據處理器根據所述偏極性攝像機獲取的偏振狀態為0°，45°，90°和135°的散射信號光強度值，計算每四個相鄰像素的總光強度，偏振度和偏振角數據；

5)偏極性閃光激光光達系統的圖像顯示器，根據數據處理器獲得的距離和偏振數據，實時的顯示二維和三維的0°，45°，90°和135°偏振圖像和錄像，以及二維和三維的總光強度，偏振度和偏振角圖像和錄像；

6)繪圖完成后，關閉偏極性閃光激光光達系統。