[發明專利]一種非視域掃描成像系統

在審

• 申請號: 202011635160.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112817007A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 石巖;陸秋萍;金尚忠;陳義;徐睿;趙春柳
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/894;G01S7/481
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 唐靈;趙杰香

一種非視域掃描成像系統，所述系統包括掃描單元和信號探測單元，光源光束經過所述掃描單元的內部光路后出射，經中繼面反射繞過障礙物照射在目標物上，從目標物上反射的光束再度由所述中繼面反射后被所述信號探測單元接收，根據接收的信息可通過后續的重建算法恢復所述目標物的信息；所述掃描單元包括第一掃描振鏡、第二掃描振鏡和第一4f光學系統，所述第一掃描振鏡的幾何中心點、第二掃描振鏡的幾何中心點皆與所述第一4f光學系統位于同一光軸；所述第一掃描振鏡的旋轉軸與所述第二掃描振鏡的旋轉軸正交；所述第一、第二掃描振鏡繞各自旋轉軸旋轉，使自所述掃描單元出射的光束在所述中繼面上的落點移動。

技術領域

本發明涉及光學掃描，具體地說涉及一種非視域掃描成像系統。

背景技術

非視域成像技術可用于觀測隱藏在直接視場外的場景，如路口拐角、有門窗的房間等，在國防、機器人視覺、遙感、醫學成像、自動駕駛等領域有著重要的應用。非視域成像通過檢測散射觀測區域內隱藏目標的返回信號來恢復靜態場景的三維結構。

目前，非視域成像主要采用激光源進行主動成像，通過掃描鏡控制光束照射位置，選擇性地對目標進行成像。在共焦非視域成像中，激光每次只對相同的點進行照明，并對該點進行光柵掃描來獲得三維瞬態圖像，具有成像速度快、質量高、點照明定位精準等優點；全局照明是在中繼面上設置不同的點來盡可能地照明并采集目標圖像，各點的反射光束會相互干擾。通過掃描點的坐標與目標的方位關系，可以計算出飛行時間繼而重建目標圖像。

現有技術能夠實現高質量成像的前提是對中繼面上的點進行精準地照明，但是，現有技術仍存在如下問題：非視域成像中脈沖激光在中繼面上掃描時產生的光束偏移，造成對中繼面上的點掃描結果不準確，從而影響最終成像結果。

因此，有必要設計一種技術方案以解決非視域成像中脈沖激光在中繼面上掃描時產生的光束偏移的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種非視域掃描成像系統，所述非視域掃描成像系統采用的具體技術方案如下：

一種非視域掃描成像系統，所述系統包括掃描單元和信號探測單元，光源光束經過所述掃描單元的內部光路后出射，經中繼面反射繞過障礙物照射在目標物上，從目標物上反射的光束再度由所述中繼面反射后被所述信號探測單元接收，根據接收的信息可通過后續的重建算法恢復所述目標物的信息；所述掃描單元包括第一掃描振鏡、第二掃描振鏡和第一4f光學系統，所述第一掃描振鏡的幾何中心點、第二掃描振鏡的幾何中心點皆與所述第一4f光學系統位于同一光軸；所述第一掃描振鏡的幾何中心點位于所述第一4f光學系統的前焦面，所述第二掃描振鏡的幾何中心點位于所述第一4f光學系統的像平面；所述第一掃描振鏡的旋轉軸與所述第二掃描振鏡的旋轉軸正交；所述光源光束在所述掃描單元中的光路依次經過所述第一掃描振鏡、第一4f光學系統、第二掃描振鏡，所述第一、第二掃描振鏡繞各自旋轉軸旋轉，使自所述掃描單元出射的光束在所述中繼面上的落點移動。

優選的，所述第一4f光學系統包括兩個同軸共焦設置的透鏡，所述兩個透鏡完全一致。

優選的，以所述4f光學系統的光軸為基準建立空間直角坐標系，所述光學系統的光軸為Z軸，所述第一掃描振鏡的旋轉軸平行于X軸，所述第二掃描振鏡的旋轉軸平行于Y軸；所述第一、第二掃描振鏡的幾何中心點皆處于各自的旋轉軸上。

優選的，所述光源光束保持在所述第一掃描振鏡的掃描中心。

優選的，在所述中繼面上設置點陣列，所述掃描單元分別對點陣列上的各個點進行掃描。

優選的，所述信號探測單元包括收集透鏡、第三振鏡、第二4f光學系統、第四振鏡、聚焦透鏡、探測器，所述收集透鏡與中繼面平行放置；所述第三振鏡的幾何中心點、第四振鏡的幾何中心點皆與所述第二4f光學系統位于同一光軸；所述第三振鏡的幾何中心點位于第二4f光學系統的前焦面，所述第四振鏡的幾何中心點位于第二4f光學系統的像平面；所述第三振鏡的旋轉軸與所述第四振鏡的旋轉軸正交。