[發(fā)明專利]一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像系統(tǒng)及其方法

在審

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• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111090246A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭勁;王化龍;孫濤;王銳;王挺峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01S7/48;G01S17/89
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明涉及光電探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像系統(tǒng)及其方法；本發(fā)明包括：FPGA主控芯片，用于對相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、根據(jù)相機(jī)的信號進(jìn)行圖片采集和顯示；激光器驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)FPGA主控芯片的控制信號驅(qū)動(dòng)激光器；激光器，用于根據(jù)激光器驅(qū)動(dòng)器的信號發(fā)送激光脈沖；相機(jī)，用于拍攝照片；本發(fā)明采用以使用FPGA主控芯片作為主控核心，實(shí)現(xiàn)激光器出光控制，且完成激光器和相機(jī)的精確同步，完成激光器和相機(jī)的參數(shù)設(shè)定，完成相機(jī)圖像的采集、緩存和顯示，完成中樞主控和主動(dòng)成像系統(tǒng)的交互通信；本發(fā)明具有針對性強(qiáng)、體積小、成本低、靈活可定制的突出特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

在光電探測技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，成像系統(tǒng)按照有無人工光源施照分為被動(dòng)成像系統(tǒng)和主動(dòng)成像系統(tǒng)。主動(dòng)成像系統(tǒng)與被動(dòng)成像系統(tǒng)相比，主動(dòng)成像系統(tǒng)通過人工施照提高了目標(biāo)亮度，成像效果一般比被動(dòng)成像系統(tǒng)好，但是，照明光束在大氣中傳輸過程中會(huì)受到大氣的散射，后向散射光進(jìn)入系統(tǒng)成像后對目標(biāo)圖像造成了很強(qiáng)的水洗效果，極大地降低了系統(tǒng)整體的信噪比；因此，需要采用距離選通技術(shù)，以時(shí)間的先后分開不同距離上的散射光和目標(biāo)反射光，使目標(biāo)反射回來的輻射脈沖在相機(jī)選通的時(shí)間內(nèi)到達(dá)并成像。

距離選通技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵特征是脈沖照明和選通成像。在選通成像環(huán)節(jié)，最重要的是照明脈沖和相機(jī)快門間的嚴(yán)格同步，通過該同步關(guān)系來確定對不同距離上的目標(biāo)進(jìn)行成像，該同步關(guān)系的準(zhǔn)確控制直接決定了成像的距離分辨率和精度。在距離選通主動(dòng)成像系統(tǒng)中，常用的同步控制設(shè)備為時(shí)間事件發(fā)生器或信號發(fā)生器，這些設(shè)備都是通用設(shè)備，具有精度高、體積大、成本高等特點(diǎn)，更適于調(diào)試過程，但是不利于實(shí)驗(yàn)裝置和最終產(chǎn)品的集成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像系統(tǒng)，以使用FPGA作為主控核心，實(shí)現(xiàn)激光器出光控制，具有針對性強(qiáng)、體積小、成本低、靈活可定制的突出特點(diǎn)，還提供一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種嵌入式距離選通激光主動(dòng)成像系統(tǒng)，其中，包括：

FPGA主控芯片，用于對相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、根據(jù)相機(jī)的信號進(jìn)行圖片采集和顯示；

激光器驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)FPGA主控芯片的控制信號驅(qū)動(dòng)激光器；

激光器，用于根據(jù)激光器驅(qū)動(dòng)器的信號發(fā)送激光脈沖；

相機(jī)，用于拍攝照片。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述FPGA主控芯片內(nèi)設(shè)置有用于對激光器驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的激光器設(shè)置模塊。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述FPGA主控芯片內(nèi)設(shè)置有用于對相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的相機(jī)設(shè)置模塊。

作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述FPGA主控芯片內(nèi)設(shè)置有用于參數(shù)設(shè)定控制的鍵盤控制和參數(shù)設(shè)置模塊。

作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述FPGA主控芯片內(nèi)設(shè)置有用于接收激光器發(fā)送的激光脈沖轉(zhuǎn)化為電信號的相機(jī)觸發(fā)模塊，所述相機(jī)觸發(fā)模塊可控制所述相機(jī)進(jìn)行拍攝照片。

作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述FPGA主控芯片內(nèi)設(shè)置有：

緩存管理模塊，用于接收所述相機(jī)觸發(fā)模塊的信號進(jìn)行圖片存儲(chǔ)；

圖像采集模塊，用于接收所述緩存管理模塊的信號從所述相機(jī)處進(jìn)行圖片采集；

圖像顯示模塊，用于將所述緩存管理模塊內(nèi)存儲(chǔ)的照片傳送給外部的顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。

作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光器發(fā)送的激光脈沖由PIN管轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為電信號，該電信號被放大整形后發(fā)送至所述相機(jī)觸發(fā)模塊內(nèi)。