CN107192373B - 偏极性闪光激光光达系统及成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种偏极性闪光激光光达系统和成像方法，包括：激光发射器；滤波器；偏极性摄像机，获取多个不同偏振角的光强度值；计时器，其获取每一个像素图像的激光脉冲散射信号传播时间；数据处理器，其与所述偏极性摄像机和计时器连接；图像显示器，其与数据处理器连接。成像方法，步骤包括：激光发射器发射激光脉冲；偏极性摄像机获取每四个相邻像素的光强度数据；计时器获取所述每一像素的散射信号传播时间；数据处理器计算每一像素对应目标的距离值和每四个相邻像素的总光强度，偏振度和偏振角数据；根据数据处理器获得数据，实时的绘制图像。本发明大大提高了绘图的精确度和效率，同时也适应于低光强度及低光对比率的环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种偏极性闪光激光光达系统及成像方法。
背景技术
白光摄影设备由于自身的光栅投影器结构以及依赖时序编码的测量原理限制，不仅体积和重量较大，需要三脚架等稳定支撑结构辅助拍摄，便捷性有所局限，而且白光光源亮度有限，测量受环境光和物体本身颜色材质等光学属性影响较大，在较亮的环境中或面向较深颜色的物体，都难以进行有效摄影。现有的摄像机只能根据光强度绘制二维图形，无法提供目标的三维结构和方位的信息，并且传统的摄像机无法在低光强度环境或对低光强度目标工作，此外传统的摄像机无法区分光对比度和颜色相似的目标。
发明内容
针对所提到的问题，本发明提供了偏极性闪光激光光达系统，包括：
激光发射器，其发射窄带高频的长波激光脉冲信号；
滤波器，其设置在散射激光被接收的光路上，用于过滤非激光脉冲散射信号；
偏极性摄像机，其用于拍摄同一物体时，获取多个不同偏振角的光强度值；
计时器，其内设置有对应于每一个像素独立的时间触发器，所述计时器获取所述每一个像素图像的激光脉冲散射信号传播时间；
数据处理器，其与所述偏极性摄像机和计时器连接，所述数据处理器根据所述计时器获取的每一个像素对应图像的激光脉冲散射信号传播时间，计算每一个像素对应目标的距离值；所述数据处理器根据所述偏极性摄像机获取的不同偏振角的光强度值，计算每四个相邻像素图像的总光强度和偏振度；
图像显示器，其与所述数据处理器连接，根据所述数据处理器获得的数据，实时的绘制和显示二维和三维的多个偏振图像，以及二维和三维的总光强度、偏振度和偏振角图像或录像。
优选方案是：所述偏极性摄像机，其镜头在每四个相邻像素设置方向为0°、45°、90°和135°的纳米缝隙或纳米金属丝，所述偏极性摄像机可获取偏振角角度为0°、45°、90°和135°的图像。
优选方案是：所述滤波器为窄带滤波器。
优选方案是：步骤包括：
1)激光发射器周期性的发射窄带的激光脉冲，目标表面散射激光脉冲散信号，所述滤波器过滤非激光脉冲散射信号；
2)偏极性摄像机获取每四个相邻像素的偏振状态为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度数据；
3)计时器获取所述每一像素的散射信号传播时间；
4)数据处理器根据所述计时器获取每一像素的散射信号传播时间，计算每一像素对应目标的距离值；所述数据处理器根据所述偏极性摄像机获取的偏振状态为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度值，计算每四个相邻像素的总光强度，偏振度和偏振角数据；
5)偏极性闪光激光光达系统的图像显示器，根据数据处理器获得的距离和偏振数据，实时的显示二维和三维的0°，45°，90°和135°偏振图像和录像，以及二维和三维的总光强度，偏振度和偏振角图像和录像；
6)绘图完成后，关闭偏极性闪光激光光达系统。
本发明提供的偏极性闪光激光光达系统和成像方法发挥了光达测距和偏极性成像的优势，可同时的绘制实时二维及三维的光强和偏振图像，所述图像包括多个偏振角的偏振图像和总光强度图像，多参数图像的同时获取大大提高了绘图的精确度和效率，同时也适应于低光强度及光对比率的环境；所述二维和三维图像提供目标结构和方位。偏极性闪光激光光达系统为三维测绘，远程目标识别和自动汽车提供了重要的应用。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的偏极性摄像机镜头的剖面图；
图3本发明实施例2的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种偏极性闪光激光光达系统，包括：激光发射器1，所述激光发射器1发射窄带高频的长波激光脉冲信号，主动式光源信号确保偏极性闪光激光光达系统在低光强度环境下的正常工作，激光脉冲信号的高频特征，实现高频率的图像绘制，确保实时绘图和录像，所述激光脉冲信号的窄带和长波特征，使发射信号区别于其他波长的噪音信号，并且信号不易被目标和周围介质吸收，提高偏极性闪光激光光达系统图像和录像的准确性；滤波器2，其设置在所述激光发射器1发射激光被目标散射后，该偏极性闪光激光光达系统接收散射激光的光路上，用于过滤非激光脉冲散射信号，所述滤波器2为窄带滤波器，其有效过滤非激光脉冲散射信号，提高偏极性闪光激光光达系统绘图和录像的准确性；偏极性摄像机3，其用于拍摄同一物体时，获取多个不同偏振角的光强度值，其镜头设置纳米缝隙或纳米金属丝，所述镜头使用传统或纳米喷镀工艺，在每四个相邻像素设置方向为0°，45°，90°和135°的纳米缝隙或纳米金属丝，所述镜头可以获取偏振度为0°，45°，90°和135°的光强度数据；计时器4，其内设置有对应于每一个像素独立的时间触发器，所述计时器获取所述每一像素图像的激光脉冲散射信号传播时间；数据处理器5，其与所述偏极性摄像机3和计时器4连接，所述数据处理器5根据所述计时器4获取的每一个像素图像的激光脉冲散射信号传播时间，计算每一个像素对应目标的距离值；所述数据处理器5根据所述偏极性摄像机获取的不同偏振角的光强度值，计算每四个相邻像素获取图像的总光强度和偏振度；图像显示器6，其与所述数据处理器5连接，根据所述数据处理器5获得的数据，实时的绘制和显示二维和三维的多个偏振图像，以及二维和三维的总光强度、偏振度和偏振角图像或录像。
实施例2
本实施提供了偏极性闪光激光光达系统的成像方法，步骤包括：
1)激光发射器周期性的发射窄带的激光脉冲，目标表面散射激光脉冲散信号，所述滤波器过滤非激光脉冲散射信号；
2)偏极性摄像机获取每四个相邻像素的偏振状态为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度数据；
3)计时器获取所述每一个像素图像的散射信号传播时间；
4)数据处理器根据所述计时器获取每一像素图像的散射信号传播时间，计算每一像素图像对应目标的距离值；所述数据处理器根据所述偏极性摄像机获取的偏振状态为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度值，计算每四个相邻像素的总光强度，偏振度和偏振角数据；
5)偏极性闪光激光光达系统的图像显示器，根据数据处理器获得的距离和偏振数据，实时的显示二维和三维的0°，45°，90°和135°偏振图像和录像，以及二维和三维的总光强度，偏振度和偏振角图像和录像；
6)绘图完成后，关闭偏极性闪光激光光达系统。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.偏极性闪光激光光达系统，其特征在于，包括：
激光发射器，其发射窄带高频的长波激光脉冲信号；
滤波器，其设置在散射激光被接收的光路上，用于过滤非激光脉冲散射信号；
偏极性摄像机，其用于拍摄同一物体时，获取多个不同偏振角的光强度值；
计时器，其内设置有对应于每一个像素独立的时间触发器，所述计时器获取所述每一个像素图像的激光脉冲散射信号传播时间；
数据处理器，其与所述偏极性摄像机和计时器连接，所述数据处理器根据所述计时器获取的每一个像素对应图像的激光脉冲散射信号传播时间，计算每一个像素对应目标的距离值；所述数据处理器根据所述偏极性摄像机获取的不同偏振角的光强度值，计算每四个相邻像素图像的总光强度和偏振度；
图像显示器，其与所述数据处理器连接，根据所述数据处理器获得的数据，实时的绘制和显示二维和三维的多个偏振图像，以及二维和三维的总光强度、偏振度和偏振角图像或录像。
2.根据权利要求1所述的偏极性闪光激光光达系统，其特征在于，所述偏极性摄像机，其镜头在每四个相邻像素设置方向为0°、45°、90°和135°的纳米缝隙或纳米金属丝，所述偏极性摄像机可获取偏振角角度为0°、45°、90°和135°的图像。
3.根据权利要求1所述的偏极性闪光激光光达系统，其特征在于，所述滤波器为窄带滤波器。
4.如权利要求2所述的偏极性闪光激光光达系统的成像方法，其特征在于，步骤包括：
1)激光发射器周期性的发射窄带的激光脉冲，目标表面散射激光脉冲散信号，所述滤波器过滤非激光脉冲散射信号；
2)偏极性摄像机获取每四个相邻像素的偏振角度为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度数据；
3)计时器获取所述每一像素的散射信号传播时间；
4)数据处理器根据所述计时器获取每一像素的散射信号传播时间，计算每一像素对应目标的距离值；所述数据处理器根据所述偏极性摄像机获取的偏振角度为0°，45°，90°和135°的散射信号光强度值，计算每四个相邻像素的总光强度和偏振度；
5)偏极性闪光激光光达系统的图像显示器根据数据处理器获得的距离和偏振数据，实时的显示二维和三维的0°，45°，90°和135°偏振图像和录像，以及二维和三维的总光强度，偏振度和偏振角图像和录像；
6)绘图完成后，关闭偏极性闪光激光光达系统。
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