[發(fā)明專利]一種強度關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)及其三維成像方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911381834.0
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111158060A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余徽;杜衛(wèi)超;王晨晟;曾憲江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一七研究所
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 謝洋

1.一種強度關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括：發(fā)射光路、參考光路、接收光路以及系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)；

所述參考光路包括參考相機(09)，所述發(fā)射光路上設(shè)置有毛玻璃片(02)和毛玻璃運動驅(qū)動電機及控制套件(03)，所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)與所述毛玻璃運動驅(qū)動電機及控制套件(03)和所述參考相機(09)分別控制連接；

所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)通過控制所述毛玻璃運動驅(qū)動電機及控制套件(03)帶動所述毛玻璃(02)完成各個設(shè)定位置的設(shè)定運動軌跡的運動，所述參考相機(09)采集對應(yīng)的各個散斑場圖像數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)進行存儲；

所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)根據(jù)所述接收光路實時采集的目標的回波信號、以及內(nèi)部存儲的對應(yīng)的所述散斑場圖像數(shù)據(jù)重構(gòu)目標三維圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射光路還包括：脈沖激光器(01)、聚光鏡(04)、散斑場可調(diào)光闌(05)和投影透鏡組(07)；

所述脈沖激光器(01)發(fā)射的脈沖激光透過所述毛玻璃片(02)后產(chǎn)生散斑場，所述聚光鏡(04)收集產(chǎn)生的所述散斑場的能量后，所述散斑場可調(diào)光闌(05)對所述散斑場分布大小進行調(diào)節(jié)，所述投影透鏡組(07)將所述調(diào)節(jié)后的所述散斑場投影到目標處。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射光路還包括設(shè)置于所述散斑場可調(diào)光闌(05)和投影透鏡組(07)之間的分光鏡(06)，光束經(jīng)過所述分光鏡(06)后反射光方向向下且與透射光夾角為90°；

所述參考光路還包括參考成像透鏡組(08)，所述參考成像透鏡組(08)和所述參考相機(09)依次設(shè)置于所述分光鏡(06)的下端，所述參考成像透鏡組(08)將所述聚光鏡(04)后方的散斑場成像到所述參考相機(09)的探測器焦平面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述接收光路包括接收透鏡組(10)和光電倍增管(11)，所述成像系統(tǒng)還包括高帶寬模擬采集卡(12)；

所述接收透鏡組(10)將所述目標的回波信號的光場成像到所述光電倍增管(11)的光敏單元上，所述光電倍增管(11)將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號發(fā)送給所述高帶寬模擬采集卡(12)；

所述高帶寬模擬采集卡(12)將所述光電倍增管(11)輸出的所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為高精度數(shù)字信號并傳輸給所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射光路還包括脈沖激光器(01)和激光分束鏡(14)，所述激光分束鏡(14)設(shè)置于所述脈沖激光器(01)和所述毛玻璃片(02)之間；

所述激光分束鏡(14)對所述脈沖激光器(01)進行反射和透射，所述反射光的方向向下且與透射光夾角為90°；

所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述激光分束鏡(14)下方的光電探測器(15)，所述光電探測器(15)將透過激光分束鏡的激光脈沖轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，所述電脈沖信號為觸發(fā)所述高帶寬模擬采集卡(12)開始數(shù)據(jù)采集工作的觸發(fā)信號。

6.一種基于權(quán)利要求1-5任一項所述的成像系統(tǒng)的三維成像方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，所述毛玻璃(02)完成各個設(shè)定位置的設(shè)定運動軌跡的運動，所述參考相機(09)采集對應(yīng)的各個散斑場圖像列向量I₁，I₂，…，I_N并發(fā)送給所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)進行存儲；

步驟2，所述毛玻璃(02)按照設(shè)定位置和運動軌跡進行運動，所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)從所述接收光路獲取目標回波信號向量o₁，o₂，…，o_N；

步驟3，所述系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理單元(13)根據(jù)所述目標回波信號向量o₁，o₂，…，o_N以及對應(yīng)的散斑場圖像列向量I₁，I₂，…，I_N重建目標三維圖像。