CN105549029A - 一种照明扫描叠加成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种照明扫描叠加成像系统及方法，属于成像系统领域，所述系统包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度；由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿竖直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。本发明提供的照明扫描叠加成像系统及方法，以有效提高现有的水下目标物的成像质量。

Description

一种照明扫描叠加成像系统及方法

技术领域

本发明涉及成像系统领域，具体而言，涉及一种照明扫描叠加成像系统及方法。

背景技术

脉冲激光从激光器窗口输出后，在不同距离反射(或散射)回来的光脉冲时刻是不同的，通过在接收端采用一个高速的快门控制只接收某个距离返回的激光脉冲，其他无关的光则被阻挡在外，该成像方法被称为距离选通成像。

由于距离选通成像只对某一距离的目标进行成像，照明光传播光路上其他不同距离的返回光无法进入接收系统成像，所以该技术有非常强的环境光抑制能力能有效突出待观测目标，在水下目标成像、激光雷达等应用方面能够发挥极大的作用。

在岸基上使用掠入射距离选通成像技术探测水下目标时，脉冲激光入射角度很小，当脉冲激光扩束为圆形光斑时，在水面会形成一个椭圆形照明区域，椭圆的长轴在纵深方向上。当采用某一固定选通距离时，距离接收端较近的区域对应的选通深度远大于距离接收端较远的区域。由于水体的衰减，返回光强度随探测深度增加而成指数衰减，要同时获得较浅区域和较深区域的返回光，现有探测器的动态范围无法满足同时测量较深区域和较浅区域返回光的要求。而且较浅区域特别是水面散射光会影响较深区域目标的散射回光，导致无法准确识别目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照明扫描叠加成像系统及方法，以有效提高现有的水下目标物的成像质量。

第一方面，本发明提供的一种照明扫描叠加成像系统，包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合；

所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；

由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，还包括：同步控制装置，所述同步控制装置分别与所述脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置耦合；

所述同步控制装置用于按照所述预设发射间隔控制所述脉冲激光器将多个激光脉冲依次发射，按照所述预设扫描间隔控制所述扩束扫描组件将接收到的每个激光脉冲调整出射的角度，按照预设选通间隔控制所述激光接收器依次接收经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后的激光脉冲，以及按照预设曝光时间控制所述成像装置的开启。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述扩束扫描组件包括：移动平台和由像侧到物侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的光轴、所述第二透镜的光轴和所述第三透镜的光轴位于一条水平轴上，所述脉冲激光器发射的激光脉冲沿所述水平轴平行方向射入所述第一透镜，经所述第一透镜的焦点射入所述第二透镜，经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜，再由所述第三透镜的会聚射向所述目标物；

所述同步控制装置与所述移动平台耦合，所述同步控制装置用于按照预设扫描间隔控制所述移动平台，以带动所述第二透镜沿所述水平轴水平移动，使所述激光脉冲经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜的入射角度改变，从而使所述第三透镜射出的多个激光脉冲的角度按照所述预设扫描间隔沿纵向方向依次调整。

结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述第一预设时间不小于所述扩束扫描组件完成一次所述调整所需的时间。

结合第一方面的第三种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述预设选通间隔的起始时间比所述预设发射间隔的起始时间延迟第二预设时间。

结合第一方面的第四种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述预设曝光时间的起始时间早于所述预设扫描间隔的起始时间，所述预设曝光时间的结束时间晚于所述预设选通间隔的结束时间。

结合第一方面的第五种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述第二预设时间根据所述激光脉冲在当前传播介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器与所述目标物之间的路径和所述目标物与所述激光接收器之间的路径之和。

第二方面，本发明实施例还提供了一种照明扫描叠加成像方法，应用于照明扫描叠加成像系统，所述系统包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合，所述方法包括：

所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射；

所述扩束扫描组件将射入所述扩束扫描组件的多个激光脉冲降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整角度后射出，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；

所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后的激光脉冲；

所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

结合第二方面，本发明实施例还提供了第二方面的第一种可能实施方式，其中，所述预设选通间隔的起始时间比所述预设发射间隔的起始时间延迟第二预设时间。

结合第二方面的第一种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述第二预设时间根据所述激光脉冲在当前传播介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器与所述目标物之间的路径和所述目标物与所述激光接收器之间的路径之和。

本发明实施例，通过所述扩束扫描组件将所述脉冲激光器按照预设发射间隔依次发射的激光脉冲按照预先设定的扫描间隔一个一个改变射向目标物的光线的角度，使多个光束沿目标物的纵向方向上依次扫描目标物，每个光线照射目标物的纵向方向上的某个部位，所述激光接收器依次接收每个激光后，由成像装置将所有的扫描的激光的像叠加在一起，形成一幅完成的目标物的图像。

现有技术的水下目标物成像系统中，由激光器射出的激光光束照射水下目标，当激光光束以一定的角度入射水下时，在水面上会展开成一个椭圆形的照明区域，以椭圆光斑的长轴为纵深方向，则长轴的两个端一端离成像系统的接收端较近，另一端离成像系统的接收端较远，当采用某一个固定的选通距离时，距离成像系统的接收端较近的选通深度远大于距离成像系统的接收端较远的选通深度，导致返回光强度不一致。

与现有技术的水下目标物成像系统相比，本发明实施例，通过扩束扫描组件将脉冲激光器发出的圆形激光束扩束整形为线宽足够窄的线光束，从而以较小的角度入射水下目标时，从而导致每个线光束在水面上形成的椭圆光斑的长轴得到大幅度减小，以有效控制线光束在水面纵深方向投影的宽度，从而减少光斑近端与远端与成像装置的距离，有效避免固定选通距离下近端与远端选通深度不一致的问题。

扩束扫描组件射出的多个线光束，依次扫描水下目标的不同部分，所述成像装置将水中目标物的纵向方向上依次选通的多个返回光经过成像装置的叠加后形成一幅完成的目标物的图像，能够保证每个返回光的亮度都足够强，避免由于水体的衰减，返回光强度随探测深度增加而成指数衰减而导致的目标物的图像质量过差。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的模块框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的同步控制装置的控制时序图；

图3示出了本发明实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的扩束扫描组件的结构图；

图4示出了本发明实施例提供的一种照明扫描叠加成像方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所提供的照明扫描叠加成像系统可以应用于水下目标物的距离选通成像，所述照明扫描叠加成像系统可以安装在岸边，如图1所示的一种照明扫描叠加成像系统可以包括：脉冲激光器101、扩束扫描组件102、激光接收器103和成像装置104，所述激光接收器103设置在所述扩束扫描组件102发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器103与所述成像装置104耦合，所述脉冲激光器101与所述扩束扫描组件102耦合。

所述脉冲激光器101将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件102降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间。

其中，所述扩束扫描组件102降低出射激光束的线宽的方式可以是通过在出射光的位置处设置一个光阑，以改变出射激光的线宽或者采用柱面镜降低线宽。以光阑为例，通过设置一定通光口径的光阑，降低激光的宽度，从而降低线宽，将原来的圆形激光光束变为线宽较窄的线光束。

由所述扩束扫描组件102射出的每个激光脉冲分别经水下目标物的沿纵向深度方向的不同部位反射后由所述激光接收器103按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器103将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置104中，所述成像装置104将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。其中，水下目标物的纵向深度方向中，以线光束照射在水面上形成的椭圆光斑的长轴方向为纵向方向，水下的深度为深度方向。因此，扩束扫描组件102发出的线光束由远及近掠射入。

其中，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟的第一预设时间，具体根据实际应用场景和扩束扫描组件102的每次调整出射角度所花费的时间而定，第一预定时间的设定以使所述扩束扫描组件102在调整好角度后，所述脉冲激光器101再发射激光脉冲为宜。

所述预设选通间隔表示按照预设间隔选通，即表示激光接收器103是按照预设间隔开启的，以保证所述激光接收器103开启的时刻恰好是激光脉冲经物体反射后到达激光接收器103的时刻，而在其他时间都处于关闭状态。

所述预设选通间隔的起始时间可以比所述预设发射间隔的起始时间延迟一个预设时间，也可以同步开启。例如，当激光脉冲的传播路径比较短的时候，所述扩束扫描组件102发出的激光经过所述目标物的反射后射入所述激光接收器103的时间非常短，几乎可以忽略不计，所述扩束扫描组件102的开启时间和所述激光接收器103的开启时间可以相同，或者相近。

当激光脉冲的传播路径比较长的时候，所述预设选通间隔的起始时间可以比所述预设发射间隔的起始时间延迟一个预设时间，也就是说，所述激光接收器103的开启时间和所述扩束扫描组件102的开启时间可以根据激光脉冲在传输介质中的传播速度和传播路径灵活设置，优选地，可以设置所述激光接收器103的开启时间较短且激光接收器103开启时，恰好是激光脉冲经成像物体反射后到达所述激光接收器103时。

本发明实施例，通过所述扩束扫描组件102将所述脉冲激光器101按照预设发射间隔依次发射的激光脉冲按照预先设定的扫描间隔依次改变出射的角度，也就是依次改变射向目标物的光线的角度，使多个光线沿目标物的纵向方向上依次扫描目标物，每个光线照射目标物的纵向方向上的某个部位，所述激光接收器103依次接收每个经目标物反射后的激光后，由成像装置104将所有的扫描后的激光所成的像叠加在一起，形成一幅完成的目标物的图像。

与现有技术的水下目标物成像系统相比，本发明实施例，通过扩束扫描组件将脉冲激光器发出的圆形激光束扩束整形为线宽足够窄的线光束，从而以较小的角度入射水下目标时，从而导致每个线光束在水面上形成的椭圆光斑的长轴得到大幅度减小，以有效控制线光束在水面纵深方向投影的宽度，从而减少光斑近端与远端与成像装置的距离，有效避免固定选通距离下近端与远端选通深度不一致的问题。

扩束扫描组件射出的多个线光束，依次扫描水下目标的不同部分，所述成像装置将水中目标物的纵向方向上依次选通的多个返回光经过成像装置的叠加后形成一幅完成的目标物的图像，能够保证每个返回光的亮度都足够强，避免由于水体的衰减，返回光强度随探测深度增加而成指数衰减而导致的目标物的图像质量过差。

进一步地，本发明实施例可以通过一个同步控制装置105为所述脉冲激光器101、扩束扫描组件102、激光接收器103和成像装置104输入控制信号，即所述同步控制装置105分别与所述脉冲激光器101、所述扩束扫描组件102、所述激光接收器103和所述成像装置104耦合。

具体的控制方式如图2所示，T1、T2、T3和T4均为所述同步控制装置105发出的控制信号，如图2所示，所述控制信号为具有一定占空比的脉冲信号，以所述成像系统的一次曝光时间为例，所述控制方式可以包括：

同步控制装置105发出控制信号T1至所述成像装置104，以使所述成像装置104开启快门并处于曝光时间，其中，控制信号T1的脉冲宽度为所述成像装置104的预设曝光时间的长度。

所述同步控制装置105发出控制信号T2至所述扩束扫描组件102，所述控制信号T2为一个周期信号，每个周期信号包括一定宽度的脉冲和一定宽度的低电平，优选地，所述脉冲激光器101可以为高电平触发，即所述扩束扫描组件102每接收到一个控制信号T2的高电平，就开始移动，移动的时间和距离可以预先设定好，所述预设扫描间隔为所述控制信号T2的两个高电平脉冲之间的间隔，所述控制信号T2的两个高电平脉冲之间的间隔大于所述扩束扫描组件102完成一次调整所需的时间，以保证所述扩束扫描组件102下次调整时，上次的调整已经完成。

所述同步控制装置105发出控制信号T3至所述脉冲激光器101，所述控制信号T3为一个周期信号，每个周期信号包括一定宽度的脉冲和一定宽度的低电平，优选地，所述脉冲激光器101可以为高电平触发，即接收到控制信号T3中的脉冲时发出一个激光脉冲，因此，所述同步控制装置105通过所述控制信号T3控制所述脉冲激光器101发射多个激光脉冲，其中，发射间隔为控制信号T3的两个相邻脉冲的时间差值。

另外，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间，所述第一预设时间不小于所述扩束扫描组件102完成一次所述调整所需的时间。即如图2所示的，控制信号T3的起始时间a1比控制信号T2的起始时间c1延迟时间Δt6，Δt6可以等于所述移动平台每次移动的时间，平台每次移动的距离与激光器的线宽、工作距离、掠入射的角度、镜头的成像比例、CCD像元尺寸有关，如果是工作距离比较远，每次入射角度的改变很小，可以忽略不计，那每次的移动的距离几乎不变。如果工作距离比较远，那么每次的移动距离可能会改变。

另外，所述同步控制装置105发送控制信号T4至所述激光接收器103，所述控制信号T4也为一个周期信号，所述激光接收器103在所述控制信号T4的脉冲下将快门打开，即在所述控制信号T4的脉冲的宽度内，可以接收经所述成像物体反射后的激光脉冲，因此，所述激光接收器103的选通间隔为所述控制信号T4的相邻的两个脉冲之间的时间间隔。优选地，所述控制信号T4的起始时间比所述控制信号T3的起始时间延迟了一个预设时间Δt1，其中，Δt1根据所述激光脉冲在当前传播介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器101与所述目标物之间的路径和所述目标物与所述激光接收器103之间的路径之和。

由于，要选通目标物的不同部分的成像，因此每次选通的目标物部分与所述激光接收器103的距离不同，从而导致每次所述控制信号T4的起始时间比所述控制信号T3的起始时间延迟的时间不同，如图2所示的以在所述成像装置104的一次曝光时间内的五次激光脉冲为例，如图2所示，所述第二预设时间为Δt1～Δt5，由于所述扩束扫描组件102射出的光线由所述目标物的上部位置向下扫描，所述照明扫描叠加成像系统位于岸边，因此导致激光脉冲的传播路径逐渐增大，根据传播路径的逐渐增大，调整Δt1～Δt5之间的五个时间，以使Δt1～Δt5之间的五个时间处于逐渐增大的状态。

于本发明实施例中，所述脉冲激光器101可以为单个激光脉冲宽度小于10纳秒，每间隔一定时间才工作一次的激光器，具有较大输出功率和较高的亮度，例如，可以是红宝石激光器、蓝宝石激光器、氮分子激光器、准分子激光器等，所述脉冲激光器101可以由脉冲信号来控制发射激光脉冲的周期或者时间间隔。

所述激光接收器103可以为像增强器也可以为光开关等具有选通功能的能够接收激光脉冲且将接收到的激光脉冲发射出去的光学仪器。于本发明实施例中，所述激光接收器103的选通可以由脉冲信号来控制。

所述扩束扫描组件102能够根据脉冲信号调整出射的角度，具体的实施方式可以包括：

所述扩束扫描组件102为一个能够根据脉冲信号发生俯仰动作的俯仰平台，例如，所述脉冲激光器101设置在所述俯仰平台上，所述脉冲激光器101以一定的角度射向水下，当控制俯仰平台的俯仰角度发生变化时，导致所述脉冲激光器101射入水下的角度发生了变化。

另外，所述扩束扫描组件102的具体实施方式还可以包括图3中所示的扩束扫描组件102，如图3所示，所述扩束扫描组件102包括：移动平台和由像侧到物侧依次同轴设置的第一透镜201、第二透镜202以及第三透镜203，所述第一透镜201的光轴、所述第二透镜202的光轴和所述第三透镜203的光轴位于一条水平轴上，所述脉冲激光器101发射的激光脉冲沿所述水平轴平行方向射入所述第一透镜201，经所述第一透镜201的焦点射入所述第二透镜202，经所述第二透镜202的会聚后射入所述第三透镜203，再由所述第三透镜203的会聚射向所述目标物。

所述移动平台能够由脉冲信号控制而移动，所述移动平台能够控制第二透镜202的移动，第二透镜202的移动改变了射入所述第三透镜203的光线的入射角度，从而能够调整所述第三透镜203的出射角度，进而改变由所述扩束扫描组件102射入水下目标物的激光脉冲的角度。

另外，本发明实施例中，以所述成像装置104的一次曝光时间为例，如果所述脉冲激光器101的脉宽足够短，类似为一个持续发生激光脉冲的连续激光器，所述移动平台可以不停的移动，即所述控制信号T2的两个高电平脉冲之间的间隔为零，则所述扩束扫描组件102持续将所述脉冲激光器101发射的激光沿纵向方向上扫描。

需要说明的是，本发明实施例中，所述激光接收器103可以为像增强器也可以为光开关等具有选通功能的光学仪器，所述成像装置104可以为感光元件为CCD的相机，也可以为CMOS等其他类型感光元件的相机。

例如，所述成像装置104为CCD相机，所述CCD相机在曝光开启时，通过CCD元件将接收到的每次激光脉冲转换为电信号，再收集CCD转换的所有的激光脉冲的电信号累积，将所累积的电信号输入到DSP等具有数据处理功能的集成芯片内，再由集成芯片进行放大以及滤波处理等操作后，生成图像。

当所述激光接收器103为像增强器时且所述成像装置104为CCD相机时，经所述成像物体反射后的激光脉冲，经过所述像增强器的光阴极转换为电子图像，接着耦合到微通道板上，由所述微通道板射出的电子撞击荧光屏，重新激发出光子图像，再经中继透镜投射到CCD相机的CCD后，经CCD相机成像。

其中，所述像增强器设有用于控制所述光阴极与所述微通道板之间的导通与截止的门控电路，所述门控电路用于接收所述同步控制装置105输入的控制信号T4，例如，当所述门控电路接收所述控制信号T4的脉冲时，在所述光阴极与所述微通道板之间添加负电压，光阴极上的电子被加速而到达微通道板输入端，所述像增强器处于导通状态。

所述像增强器在所述控制信号T4的控制下，将每次接收到的激光脉冲经曝光后形成的光子图像输入所述CCD相机，由所述CCD相机在所述控制信号T1的时间段内，将所述像增强器多次曝光产生的图像累加。

另外，当所述激光接收器103为光开关时，其工作原理可以包括：所述光开关的导通由所述控制信号T4控制，即在所述控制信号T4的脉冲的宽度内，所述光开关导通，在其他时间段内截止。

因此，只有在所述光开关打开时，经所述成像物体反射回的激光脉冲才能射入所述CCD相机，所述控制信号T1控制所述CCD相机在控制信号T1的脉冲宽度内持续曝光，每当所述光开光导通时，输入所述CCD相机的激光脉冲被生成为图像，通过所述光开关的按照选通间隔导通与截止，所述CCD相机在一个曝光时间内将多个图像累加。

综上所述，采用本发明实施例所提供的一种照明扫描叠加成像系统可以有效克服常规距离选通照像在掠入射下对水下目标物进行成像时，圆形光斑在水面上形成的椭圆形投影区域过大，导致近端选通深度远大于远端的选通深度，由于水体沿深度方向对光的衰减成指数增长，从而导致回光强度不一致，影响成像质量。采用扩束扫描组件102将输入的激光光束调整为线光束，降低激光的线宽，从而减少激光光束在水面上形成的椭圆形投影区域的面积大小，即减少近端与远端之间的选通深度的差值，有效避免固定选通距离下近端与远端选通深度不一致的问题。通过多次扫描目标物，并通过像增强器对多次线曝光进行对应的多次距离选通成像，结果累积的CCD相机的一次曝光中，形成某一水体区域一幅深度基本一致，信号强度基本一致的距离选通图像。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种照明扫描叠加成像方法，应用于照明扫描叠加成像系统，所述方法包括：

S401：所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射；

S402：所述扩束扫描组件将射入所述扩束扫描组件的多个激光脉冲降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整角度后射出；

其中，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；

S403：所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后的激光脉冲；

S404：所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统、装置和单元实施例中的对应过程，在此不再赘述。

可以理解的是，本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种照明扫描叠加成像系统，其特征在于，包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合；

所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；

由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

2.根据权利要求1所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，还包括：同步控制装置，所述同步控制装置分别与所述脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置耦合；

所述同步控制装置用于按照所述预设发射间隔控制所述脉冲激光器将多个激光脉冲依次发射，按照所述预设扫描间隔控制所述扩束扫描组件将接收到的每个激光脉冲调整出射的角度，按照预设选通间隔控制所述激光接收器依次接收经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后的激光脉冲，以及按照预设曝光时间控制所述成像装置的开启。

3.根据权利要求2所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述扩束扫描组件包括：移动平台和由像侧到物侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的光轴、所述第二透镜的光轴和所述第三透镜的光轴位于一条水平轴上，所述脉冲激光器发射的激光脉冲沿所述水平轴平行方向射入所述第一透镜，经所述第一透镜的焦点射入所述第二透镜，经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜，再由所述第三透镜的会聚射向所述目标物；

所述同步控制装置与所述移动平台耦合，所述同步控制装置用于按照预设扫描间隔控制所述移动平台，以带动所述第二透镜沿所述水平轴水平移动，使所述激光脉冲经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜的入射角度改变，从而使所述第三透镜射出的多个激光脉冲的角度按照所述预设扫描间隔沿纵向方向依次调整。

4.根据权利要求1-3的任一所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述第一预设时间不小于所述扩束扫描组件完成一次所述调整所需的时间。

5.根据权利要求4所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述预设选通间隔的起始时间比所述预设发射间隔的起始时间延迟第二预设时间。

6.根据权利要求5所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述预设曝光时间的起始时间早于所述预设扫描间隔的起始时间，所述预设曝光时间的结束时间晚于所述预设选通间隔的结束时间。

7.根据权利要求6所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述第二预设时间根据所述激光脉冲在当前传播介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器与所述目标物之间的路径和所述目标物与所述激光接收器之间的路径之和。

8.一种照明扫描叠加成像方法，其特征在于，应用于照明扫描叠加成像系统，所述系统包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合，所述方法包括：

所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射；

所述扩束扫描组件将射入所述扩束扫描组件的多个激光脉冲降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整角度后射出，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；

所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收经所述目标物的沿纵向方向的不同部位反射后的激光脉冲；

所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

9.根据权利要求8所述的照明扫描叠加成像方法，其特征在于，所述预设选通间隔的起始时间比所述预设发射间隔的起始时间延迟第二预设时间。

10.根据权利要求9所述的照明扫描叠加成像方法，其特征在于，所述第二预设时间根据所述激光脉冲在当前传播介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器与所述目标物之间的路径和所述目标物与所述激光接收器之间的路径之和。