[發明專利]基于分布式半導體激光陣列的關聯成像裝置及方法在審
| 申請號： | 201810050449.7 | 申請日： | 2018-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN108363069A | 公開（公告）日： | 2018-08-03 |
| 發明（設計）人： | 楊晶;田路云;王小軍;邸鵬程;彭欽軍;許祖彥 | 申請（專利權）人： | 中國科學院理化技術研究所 |
| 主分類號： | G01S17/89 | 分類號： | G01S17/89 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 | 代理人： | 王瑩;吳歡燕 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 半導體激光陣列 回波光信號 關聯成像 獲取目標 激光單元 激光陣列 探測模塊 子圖像 垂直腔面發射激光器陣列 發射激光光束 回波接收模塊 激光調制模塊 預設時間段 發射功率 關聯模塊 光強信息 激光功率 激光光束 開關狀態 目標反射 目標物體 探測距離 透鏡模塊 圖像重構 預設頻率 預設時段 照明光場 整形 減小 預設 準直 光源 圖像 | ||
1.一種基于分布式半導體激光陣列的關聯成像裝置，其特征在于，包括：激光調制模塊、激光陣列模塊、透鏡模塊、回波接收模塊、探測模塊、關聯模塊和圖像重構模塊，所述激光陣列模塊包括預設數值個激光單元；
所述激光調制模塊，用于在預設時間段內根據預設的刷新頻率來控制所述激光陣列模塊中每一激光單元的開關狀態，并可根據預設光強信息確定每一激光單元的發射功率；
所述激光陣列模塊，用于發射激光光束，所述激光光束包括每一激光單元按照每一激光單元的發射功率發射的激光；
所述透鏡模塊，用于對所述激光光束進行整形和準直處理，使得準直后的激光光束照射到目標物體上；
所述回波接收模塊，用于獲取所述目標物體上激光強度，并對所述目標物體反射的反射光束進行收集，使得接收到的回波光信號處于所述探測模塊的探測范圍以內；
所述探測模塊，用于獲取所述回波光信號的強度，將所述回波光信號轉換為電學信號，并將其數字化，獲得數字信號；
所述關聯模塊，用于根據預設光強信息，結合距離遠近與傳輸介質特性，計算得到目標物體上激光強度，將計算得到的激光強度與所述數字信號進行關聯運算，獲取預設照明區域內所述目標物體的子圖像；
所述圖像重構模塊，用于根據所述預設時段內所述目標物體所有的子圖像，獲取所述目標物體的圖像。
2.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述激光調制模塊包括：輸入單元、存儲單元、讀取單元和驅動單元；
其中，所述輸入單元用于將所述預設光強信息寫入所述存儲單元，所述存儲單元用于存儲所述預設光強信息，所述讀取單元用于獲取所述預設光強信息，所述驅動單元用于根據所述預設光強信息控制所述激光陣列模塊中每一激光陣列單元。
3.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，還包括：采集模塊，所述采集模塊通過同步信號控制所述激光陣列模塊和所述探測模塊。
4.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述激光陣列模塊中每一激光單元包括：垂直腔面發射半導體激光器、鎖模集成的外腔面發射激光器和光泵浦垂直外腔面發射半導體激光器。
5.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述激光陣列模塊中所有的激光單元為二維面陣分布或一維線陣分布。
6.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述關聯模塊中根據所述目標物體上激光強度分布信息和所述目標強度信息進行關聯計算，獲取所述目標物體的圖像，具體通過如下公式獲得：
G'(x,y)＝<Ib·Ia(x,y)>-<Ib><Ia(x,y)>，
或，
G'(x,y)＝<Ib·Ia(x,y)>/<Ib><Ia(x,y)>，
其中，G'(x,y)表示所述目標物體的圖像，Ib表示所述探測模塊接收到所述目標回波光信號的強度信息，Ia(x,y)表示所述目標物體上激光強度分布信息，<>表示多次系綜平均運算。
7.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述回波接收模塊將接收到的回波光信號通過縮束、準直、擴束和空間濾波四種方法中的一種，使得接收到的回波光信號處于所述探測模塊的探測范圍以內。
8.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，還包括：運動平臺；所述運動平臺用于放置所述激光陣列模塊和所述透鏡模塊。
9.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，所述陣列模塊一下四種冷卻方式中的一種進行降溫，以下四種冷卻方式為：熱傳導、宏通道水冷、微通道水冷和風冷。
10.一種利用權利要求1至9任一所述裝置的基于分布式半導體激光陣列的關聯成像方法，其特征在于，包括：
在預設時間段內根據預設頻率控制所述激光陣列模塊中每一激光單元的開關狀態，并可根據預設光強信息確定每一激光單元的發射功率；
發射激光光束，所述激光光束包括每一激光單元按照每一激光單元的發射功率發射的激光；
對所述激光光束進行整形和準直處理，使得準直后的激光光束照射到目標物體上；
獲取所述目標物體上激光強度，并對所述目標物體反射的反射光束進行收集，使得接收到的回波光信號處于所述探測模塊的探測范圍以內；
獲取所述回波光信號的強度，將所述回波光信號轉換為電學信號，并將其數字化，獲得數字信號；
根據預設光強信息，結合距離遠近與傳輸介質特性，計算得到目標物體上激光強度，將計算得到的激光強度與所述數字信號進行關聯運算，獲取預設照明區域內所述目標物體的子圖像；
根據所述預設時段內所述目標物體所有的子圖像，獲取所述目標物體的圖像。
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