CN102520414A - 激光主动与红外被动复合探测装置 - Google Patents

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孙剑
张潮
余剑
史浩天
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Abstract

本发明公开了基于面阵APD阵列的激光主动探测装置，CPU通过I/O口与激光测距仪相连接，输出激光脉冲控制信号；激光测距仪通过UART串口与CPU相连，激光测距仪发出的激光照射到微机械二维扫描镜上，并且将激光照射到被测目标上；MEMS测角系统测量微机械二维扫描镜的扫描角度，CPU通过AD转换电路与MEMS测角系统相连，被测目标由于被照射生成的红外图像被凸透镜收集后照射到红外CCD上；红外图像采集模块与红外CCD相连，收集图像信号；CPU与红外图像采集模块相连接，读取采集的图像信息。本发明结构简单，精度较高。

Description

激光主动与红外被动复合探测装置
技术领域
本发明涉及一种探测装置，此探测系统是由基于微电子机械系统(MEMS)二维扫描镜的激光主动探测装置和基于红外CCD的红外被动探测装置组成。
背景技术
随着微电子机械系统(Micro Electronic Mechanical System，MEMS)加工技术的日趋成熟，采用MEMS光学扫描镜为核心扫描器件被越来越多的运用到航天、军事航海和通讯等许多领域。基于MEMS光学扫描镜的激光主动探测装置有着其独特的优势，这种装置不仅体积小、质量轻、功耗低、响应快；同时配合MEMS测角装置，可以生成被测区域的三维图像，使得测量结果更加精确直观。然而，基于MEMS的激光主动探测装置却也有着一些缺点。首先，虽然激光主动探测装置能够生成被测区域的三维图像，但提取被测目标的特征比较复杂。其次，由于探测环境一般比较复杂，使用激光主动探测获得的冗余信息较多，使得识别难度加大。
为了改善上述情况，需要在以激光主动探测的基础上，加入红外被动探测装置。激光主动与红外被动探测装置可以将激光主动探测所得的三维图像与红外被动探测所得的目标表面特征进行图像融合，能有效提取目标特征，使目标易于识别。
表-1两种探测技术的比较
Figure BDA0000109869230000021
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种了激光主动与红外被动复合探测装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
CPU通过I/O口与激光测距仪相连接，输出激光脉冲控制信号；激光测距仪通过UART串口与CPU相连，激光测距仪发出的激光照射到微机械二维扫描镜上，并且将激光照射到被测目标上；MEMS测角系统测量微机械二维扫描镜的扫描角度，CPU通过AD转换电路与MEMS测角系统相连，被测目标由于被照射生成的红外图像被凸透镜收集后照射到红外CCD上；红外图像采集模块与红外CCD相连，收集图像信号；CPU与红外图像采集模块相连接，读取采集的图像信息。
扫描角度以模拟电压的形式输出，电压范围：0-5V。
所述二维扫描镜为MEMS二维激光扫描镜。
所述激光测距仪为脉冲激光测距仪。
所述红外CCD为红外CCD探测器。
本发明的测量方法包括如下几个步骤：
1.CPU通过IO口控制脉冲激光测距仪发射脉冲激光；
2.脉冲激光经静电驱动的MEMS二维扫描镜扫描后照射到探测目标上；
3.激光反射到激光测距仪，经激光测距仪测量后得到距离信息；
4.CPU通过UART口读取激光测距仪所测量的距离信息；
5.CPU通过AD采样电路读取MEMS二维扫描镜的扫描角度；
6.CPU对距离信息和角度信息进行数据处理，生成3D距离图像；
7.CPU通过红外图像采集模块读取红外CCD图像信息；
8.CPU将3D激光距离图像和红外CCD图像进行融合，生成复合图像。
9.重复1-8步，实现连续复合成像。
本发明的装置具备以下优点：
1.结构简单，精度较高
2.实时性强，扫描范围大
3.有效提取目标特征，易于识别
4.对于探测环境的适应性好
附图说明
图1是激光主动与红外被动探测装置结构示意图。
具体实施方式
图1所示，该激光主动与红外被动探测装置分为以下8部分，1、CPU；2、激光测距仪；3、微机械二维扫描镜；4、MEMS测角系统；5、凸透镜；6、红外CCD；7、红外图像采集模块；8.被测目标
具体实施方式如下：1生成激光脉冲控制信号控制激光测距仪3发射脉冲激光，激光光束经过微机械二维扫描镜4扫描后一部分进入了MEMS测角装置并将角度信息输入CPU 1，另一部分照射到被测物体8上，激光光束被反射回激光测距仪后，激光测距仪根据发射激光脉冲和接收激光脉冲之间的时间差测量出被测目标的距离并读入CPU 1，在CPU 1中结合角度信息生成三维图像；同时红外CCD 7接收到由凸透镜6收集的图像信息，数字化处理后将图像信息输入1，最后CPU 1将把三维图像与目标表面图像进行图像融合，从而获得较好的探测结果。
本发明的目的是将激光主动与红外被动探测技术相结合，将激光主动探测装置生成的三维图像与红外被动探测装置提取到的目标表面特征进行图像融合，从而获得更优的探测结果。
为实现以上目的，本发明装置采用如图1所示的结构，该结构包括一个MEMS二维扫描镜，一个激光测距仪，一个MEMS测角系统，一个红外CCD，一块凸透镜，CPU以及相应的信号处理电路，还有各个装置之间的连线。其中激光测距仪放置在MEMS二维扫描镜的后面，同时配合MEMS测角装置，可以获得扫描区域的三维图像；红外CCD置于凸透镜之后，红外CCD将收集到的图像信息传入CPU与激光主动测得的三维图像进行图像融合。

Claims (5)

1.激光主动与红外被动复合探测装置，激光主动与红外被动复合探测装置，其特征在于：
CPU通过I/O口与激光测距仪相连接，输出激光脉冲控制信号；激光测距仪通过UART串口与CPU相连，激光测距仪发出的激光照射到微机械二维扫描镜上，并且将激光照射到被测目标上；MEMS测角系统测量微机械二维扫描镜的扫描角度，CPU通过AD转换电路与MEMS测角系统相连，被测目标8由于被照射生成的红外图像被凸透镜5收集后照射到红外CCD上；红外图像采集模块7与红外CCD相连，收集图像信号；CPU与红外图像采集模块7相连接，读取采集的图像信息。
2.根据权利要求1所述的激光主动与红外被动复合探测装置，其特征在于，扫描角度以模拟电压的形式输出，电压范围：0-5V。
3.根据权利要求1所述的激光主动与红外被动复合探测装置，其特征在于：所述二维扫描镜为MEMS二维激光扫描镜。
4.根据权利要求1所述的激光主动与红外被动复合探测装置，其特征在于：所述激光测距仪为脉冲激光测距仪。
5.根据权利要求1所述的激光主动与红外被动复合探测装置，其特征在于：所述红外CCD为红外CCD探测器。
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