專利名稱：基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與ccd相機(jī)的同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光雷達(dá)測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)掃描距離成像激光雷達(dá)是當(dāng)今激光雷達(dá)發(fā)展的主要方向之一。但是現(xiàn)有 的無(wú)掃描激光雷達(dá)只能獲得物體的距離信息，無(wú)法獲得運(yùn)動(dòng)物體的速度信息。 而激光多普勒測(cè)速儀和雷達(dá)多普勒測(cè)速儀由于價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)獨(dú)立，且體積較 大，很難與無(wú)掃描激光雷達(dá)配合使用。這些都限制了無(wú)掃描激光雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的 運(yùn)動(dòng)信息(方向和速度)的獲取能力，并進(jìn)一步限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的無(wú)掃描激光雷達(dá)只能獲得物體的距離信息，無(wú)法獲 得運(yùn)動(dòng)信息(方向和速度)的問(wèn)題，而提出了一種基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD 相機(jī)的同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)。
本發(fā)明包括無(wú)掃描激光雷達(dá)、控制處理器、第一分光器、PIN解碼器、延 時(shí)發(fā)生器、高壓調(diào)制電源、選通電源、第二分光器、窄帶濾波片、帶阻濾波片 和CCD相機(jī)；無(wú)掃描激光雷達(dá)包括脈沖激光器、發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)、ICCD 面陣探測(cè)器和接收光學(xué)系統(tǒng)；
脈沖激光器發(fā)射出的激光光束經(jīng)第一分光器分束后分別照射在發(fā)射光學(xué) 整形系統(tǒng)和PIN解碼器的受光面上，照射在發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)上的激光光束 經(jīng)整形后照射到目標(biāo)上，經(jīng)目標(biāo)反射后的回波脈沖被接收光學(xué)系統(tǒng)接收，經(jīng)接 收光學(xué)系統(tǒng)匯聚后激光光束經(jīng)第二分光器分束后分別透射窄帶濾波片和帶阻 濾波片照射在ICCD面陣探測(cè)器和CCD相機(jī)的受光面上；
ICCD面陣探測(cè)器的圖像輸出端和CCD相機(jī)的圖像輸出端分別連接控制 處理器的兩個(gè)圖像輸入端，控制處理器的脈沖控制端與脈沖激光器的受控端相 連，控制處理器的延時(shí)控制端與延時(shí)發(fā)生器的受控端相連，PIN解碼器的觸發(fā) 信號(hào)輸出端與延時(shí)發(fā)生器的觸發(fā)端相連，延時(shí)發(fā)生器的兩個(gè)延時(shí)信號(hào)輸出端分 別連接高壓調(diào)制電源的受控端和選通電源的受控端，控制處理器的觸發(fā)信號(hào)輸 出端與高壓調(diào)制電源的觸發(fā)端連接，高壓調(diào)制電源的增益信號(hào)輸出端與ICCD
5面陣探測(cè)器的增益信號(hào)輸入端連接，選通電源的輸出端與ICCD面陣探測(cè)器的 電源輸入端連接，控制處理器的曝光信號(hào)輸出端與CCD相機(jī)的曝光信號(hào)輸入 端連接。
該系統(tǒng)新增一個(gè)靈活小巧的成像器件CCD相機(jī)，CCD相機(jī)的曝光時(shí)間通 常比增益調(diào)制式無(wú)掃描激光雷達(dá)的成像時(shí)間要長(zhǎng)，所以可以在此曝光時(shí)間之 內(nèi)，同時(shí)完成激光雷達(dá)獲得距離圖像和CCD獲得寬光譜強(qiáng)度圖像，并由激光 雷達(dá)圖像中的距離信息和CCD圖像中的運(yùn)動(dòng)模糊信息，解算出物體的運(yùn)動(dòng)方 向和速度，從而同步完成對(duì)物體測(cè)距和測(cè)速的任務(wù)。
特點(diǎn)在盡量避免增大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的情況下，在較短的曝光時(shí)間內(nèi) 對(duì)運(yùn)動(dòng)物體同步獲得距離信息和運(yùn)動(dòng)信息。
優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了無(wú)掃描激光雷達(dá)無(wú)法同時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息(運(yùn)動(dòng)方 向和速度)的缺點(diǎn)，新增的CCD相機(jī)器件小巧，并與無(wú)掃描激光雷達(dá)共用光 學(xué)接收系統(tǒng)，兩者配合起來(lái)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。由激光雷達(dá)獲取的距離信息和CCD 圖像中的運(yùn)動(dòng)模糊信息解算出物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度的精度也較高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
三中對(duì)ICCD面陣探測(cè) 器9和CCD相機(jī)14傳送來(lái)的圖像信息處理流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由無(wú)掃描激光 雷達(dá)、控制處理器l、第一分光器3、 PIN解碼器5、延時(shí)發(fā)生器6、高壓調(diào)制 電源7、選通電源8、第二分光器ll、窄帶濾波片12、帶阻濾波片13和CCD 相機(jī)14組成；無(wú)掃描激光雷達(dá)由脈沖激光器2、發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)4、 ICCD 面陣探測(cè)器9和接收光學(xué)系統(tǒng)10組成；
脈沖激光器2發(fā)射出的激光光束經(jīng)第一分光器3分束后分別照射在發(fā)射光 學(xué)整形系統(tǒng)4和PIN解碼器5的受光面上，照射在發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)4上的 激光光束經(jīng)整形后照射到目標(biāo)上，經(jīng)目標(biāo)反射后的回波脈沖被接收光學(xué)系統(tǒng) 10接收，經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)10匯聚后激光光束經(jīng)第二分光器11分束后分別透 射窄帶濾波片12和帶阻濾波片13照射在ICCD面陣探測(cè)器9和CCD相機(jī)14 的受光面上；ICCD面陣探測(cè)器9的圖像輸出端和CCD相機(jī)14的圖像輸出端分別連接 控制處理器1的兩個(gè)圖像輸入端，控制處理器1的脈沖控制端與脈沖激光器2 的受控端相連，控制處理器1的延時(shí)控制端與延時(shí)發(fā)生器6的受控端相連，PIN 解碼器5的觸發(fā)信號(hào)輸出端與延時(shí)發(fā)生器6的觸發(fā)端相連，延時(shí)發(fā)生器6的兩 個(gè)延時(shí)信號(hào)輸出端分別連接高壓調(diào)制電源7的受控端和選通電源8的受控端， 控制處理器1的觸發(fā)信號(hào)輸出端與高壓調(diào)制電源7的觸發(fā)端連接，高壓調(diào)制電 源7的增益信號(hào)輸出端與ICCD面陣探測(cè)器9的增益信號(hào)輸入端連接，選通電 源8的輸出端與ICCD面陣探測(cè)器9的電源輸入端連接，控制處理器1的曝光 信號(hào)輸出端與CCD相機(jī)14的曝光信號(hào)輸入端連接。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式一不同點(diǎn)在于ICCD面陣探測(cè)器9由微通道板9-1、熒光屏9-2和CCD9-3 組成；所述的微通道板9-l、熒光屏9-2和CCD9-3依次設(shè)置在同一水平光軸 上。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式二不同點(diǎn)在于控制處理器1，用于觸發(fā)脈沖激光器2和觸發(fā)高壓調(diào)制電源7 生成高壓調(diào)制信號(hào)，還用于控制延時(shí)發(fā)生器6生成延時(shí)信號(hào)，還用于設(shè)定CCD 相機(jī)14的曝光時(shí)間，并在所述的曝光時(shí)間內(nèi)觸發(fā)脈沖激光器2發(fā)射兩束具有 時(shí)間間隔的脈沖，在發(fā)射脈沖的同時(shí)觸發(fā)ICCD面陣探測(cè)器9的微通道板9-1 的增益調(diào)制，兩束脈沖對(duì)應(yīng)不同的調(diào)制增益方式；以及用于對(duì)ICCD面陣探測(cè) 器9和CCD相機(jī)14傳送來(lái)的圖像信息處理出距離像，其處理過(guò)程如下
首先FFT頻譜判別運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)CCD相機(jī)14傳送來(lái)的運(yùn)動(dòng)模糊圖像信 息進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，并對(duì)其變換后的頻譜的絕對(duì)值取對(duì)數(shù)，由對(duì)數(shù) 化的頻譜中次亮譜線與中央豎直最亮譜線間的夾角，獲得運(yùn)動(dòng)方向；如果夾角 為0，則圖像為水平圖像，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模糊尺度運(yùn)算；如果夾角非0，則圖像為 非水平圖像，進(jìn)行圖像旋轉(zhuǎn)；
其次圖像旋轉(zhuǎn)，將CCD相機(jī)14的非水平圖像根據(jù)所述夾角的角度進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)，使之變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)方向水平的水平圖像，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模糊尺度運(yùn)算；
之后運(yùn)動(dòng)模糊尺度運(yùn)算，采用基于sobd算子的兩個(gè)改造了的水平邊緣梯 度檢測(cè)算子對(duì)旋轉(zhuǎn)后的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲得邊緣圖像，并對(duì)各行上的圖像序列進(jìn)行自相關(guān)，每行自相關(guān)的結(jié)果以零頻為中心進(jìn)行疊加，并檢測(cè)出將疊加 后的自相關(guān)曲線中零頻分量?jī)蓚?cè)的凹的相關(guān)峰的位置，兩者距離之差值的一半
記為運(yùn)動(dòng)模糊尺度；或者統(tǒng)計(jì)每一行相關(guān)峰位置之差，找出其眾數(shù)(出現(xiàn)次數(shù) 最多的值)，其一半記為運(yùn)動(dòng)模糊尺度；考慮到邊緣算子對(duì)邊緣所產(chǎn)生的振鈴 效應(yīng)會(huì)對(duì)邊緣檢測(cè)的寬度造成展寬，所以還需要進(jìn)行補(bǔ)償，邊緣寬度減去邊緣 檢測(cè)算子帶來(lái)的展寬為最終的運(yùn)動(dòng)模糊尺度；
最后通過(guò)測(cè)算出的運(yùn)動(dòng)模糊尺度為運(yùn)動(dòng)物體區(qū)域圖像復(fù)原提供準(zhǔn)確的模 糊函數(shù)信息，更重要的是，它結(jié)合無(wú)掃描激光雷達(dá)所測(cè)量的物體距離信息，可 以完成運(yùn)動(dòng)物體速度的測(cè)算。
其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同點(diǎn)在于脈沖激光器 2，用于產(chǎn)生單脈沖能量高、脈沖寬度窄和脈沖線寬窄的脈沖；其它組成和連 接方式與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于第一分光器 3，用于將脈沖激光器2所發(fā)射的脈沖分別提供給發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)4和PIN 解碼器5;其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五不同點(diǎn)在于發(fā)射光學(xué)整 形系統(tǒng)4，用于對(duì)發(fā)射光束進(jìn)行整形，形成大范圍的均勻泛光場(chǎng)；其它組成和 連接方式與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同點(diǎn)在于PIN解碼器 5，用于接收到的觸發(fā)光信號(hào)轉(zhuǎn)化為觸發(fā)電信號(hào)；其它組成和連接方式與具體 實(shí)施方式六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同點(diǎn)在于延時(shí)發(fā)生器 6，用于產(chǎn)生延時(shí)信號(hào)，還用于控制選通電源8;其它組成和連接方式與具體 實(shí)施方式七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同點(diǎn)在于高壓調(diào)制電 源7，用于控制ICCD面陣探測(cè)器9生成單調(diào)上升的函數(shù)調(diào)制和常數(shù)調(diào)制；其 它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
九相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九不同點(diǎn)在于選通電源8，用于ICCD面陣探測(cè)器9進(jìn)行極短時(shí)間的選通控制；其它組成和連接方式 與具體實(shí)施方式
九相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同點(diǎn)在于ICCD 面陣探測(cè)器9，用于將接收到的兩束回波脈沖分別在單調(diào)上升的函數(shù)調(diào)制下和 常數(shù)調(diào)制下進(jìn)行成像；
第一束回波脈沖對(duì)應(yīng)的增益調(diào)制方式為單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)；獲得的圖像 包含兩種信息， 一種是回波脈沖本身的強(qiáng)度信息，另一種是由于目標(biāo)各點(diǎn)距離 不同，導(dǎo)致各點(diǎn)回波脈沖到達(dá)接收器時(shí)所對(duì)應(yīng)的增益不同，最終體現(xiàn)在CCD9-3 上所成像的灰度對(duì)比有所變化；
第二束回波脈沖對(duì)應(yīng)的增益調(diào)制方式為常數(shù)，獲得的圖像中只包含光強(qiáng)信
息；
兩束回波脈沖所對(duì)應(yīng)的兩幀圖像進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)物體距離與增益函數(shù)間 的映射關(guān)系，從而獲得激光雷達(dá)的距離圖像。其它組成和連接方式與具體實(shí)施 方式十相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十一不同點(diǎn)在于接收 光學(xué)系統(tǒng)10，用于接收經(jīng)目標(biāo)反射后的回波脈沖進(jìn)行整形和匯聚；其它組成 和連接方式與具體實(shí)施方式
十一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十二不同點(diǎn)在于第二 分光器11，用于將接收光學(xué)系統(tǒng)10匯聚后激光光束分別提供給ICCD面陣探 測(cè)器9和CCD相機(jī)14，使ICCD面陣探測(cè)器9和CCD相機(jī)14同時(shí)進(jìn)行兩種 方式的成像；其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
十二相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十三不同點(diǎn)在于窄帶 濾波片12，用于濾除回波脈沖中除激光波長(zhǎng)外的光譜信息；其它組成和連接 方式與具體實(shí)施方式
十三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十四不同點(diǎn)在于帶阻 濾波片13，用于阻斷反射回的激光在CCD相機(jī)14成像；其它組成和連接方 式與具體實(shí)施方式
十四相同。帶阻濾波片13的作用是為防止激光反射回來(lái)的 能量可能對(duì)CCD相機(jī)14成像造成的飽和。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十五不同點(diǎn)在于CCD相機(jī)14，用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行寬光譜被動(dòng)成像；所述的CCD相機(jī)14的曝光 時(shí)間比增益調(diào)制方式無(wú)掃描激光雷達(dá)的成像時(shí)間要長(zhǎng)；在整個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)， CCD相機(jī)14始終接收成像區(qū)域的脈沖光信號(hào)；如果是運(yùn)動(dòng)物體，CCD相機(jī) 14在曝光時(shí)間內(nèi)成像則出現(xiàn)模糊，根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)速度與成像模糊、物體的距
離以及CCD相機(jī)14相機(jī)的參數(shù)設(shè)置存在函數(shù)關(guān)系
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中u為運(yùn)動(dòng)速度、z為物體的距離、《為CCD相機(jī)14成像模糊尺度(像素 數(shù))、^為CCD相機(jī)14上單個(gè)像素的大小、T為CCD相機(jī)14上單個(gè)像素的 曝光時(shí)間和/為CCD相機(jī)14的鏡頭焦距。CCD相機(jī)14的參數(shù)根據(jù)采用的型 號(hào)可知，物體的距離通過(guò)無(wú)掃描激光雷達(dá)獲得，成像模糊尺度通過(guò)控制處理器 1計(jì)算獲得。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一至十五相同。
本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方 式的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1、基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于它包括無(wú)掃描激光雷達(dá)、控制處理器(1)、第一分光器(3)、PIN解碼器(5)、延時(shí)發(fā)生器(6)、高壓調(diào)制電源(7)、選通電源(8)、第二分光器(11)、窄帶濾波片(12)、帶阻濾波片(13)和CCD相機(jī)(14)；無(wú)掃描激光雷達(dá)包括脈沖激光器(2)、發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)(4)、ICCD面陣探測(cè)器(9)和接收光學(xué)系統(tǒng)(10)；脈沖激光器(2)發(fā)射出的激光光束經(jīng)第一分光器(3)分束后分別照射在發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)(4)和PIN解碼器(5)的受光面上，照射在發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)(4)上的激光光束經(jīng)整形后照射到目標(biāo)上，經(jīng)目標(biāo)反射后的回波脈沖被接收光學(xué)系統(tǒng)(10)接收，經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)(10)匯聚后激光光束經(jīng)第二分光器(11)分束后分別透射窄帶濾波片(12)和帶阻濾波片(13)照射在ICCD面陣探測(cè)器(9)和CCD相機(jī)(14)的受光面上；ICCD面陣探測(cè)器(9)的圖像輸出端和CCD相機(jī)(14)的圖像輸出端分別連接控制處理器(1)的兩個(gè)圖像輸入端，控制處理器(1)的脈沖控制端與脈沖激光器(2)的受控端相連，控制處理器(1)的延時(shí)控制端與延時(shí)發(fā)生器(6)的受控端相連，PIN解碼器5的觸發(fā)信號(hào)輸出端與延時(shí)發(fā)生器(6)的觸發(fā)端相連，延時(shí)發(fā)生器(6)的兩個(gè)延時(shí)信號(hào)輸出端分別連接高壓調(diào)制電源(7)的受控端和選通電源(8)的受控端，控制處理器(1)的觸發(fā)信號(hào)輸出端與高壓調(diào)制電源(7)的觸發(fā)端連接，高壓調(diào)制電源(7)的增益信號(hào)輸出端與ICCD面陣探測(cè)器(9)的增益信號(hào)輸入端連接，選通電源(8)的輸出端與ICCD面陣探測(cè)器(9)的電源輸入端連接，控制處理器(1)的曝光信號(hào)輸出端與CCD相機(jī)(14)的曝光信號(hào)輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè) 速系統(tǒng)，其特征在于ICCD面陣探測(cè)器(9)由微通道板(9-l)、熒光屏(9-2)和 CCD(9-3)組成；所述的微通道板(9-l)、熒光屏(9-2)和CCD(9-3)依次設(shè)置在同 一水平光軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè) 速系統(tǒng)，其特征在于控制處理器l，用于觸發(fā)脈沖激光器(2)和觸發(fā)高壓調(diào)制電 源(7)生成高壓調(diào)制信號(hào)，還用于控制延時(shí)發(fā)生器(6)生成延時(shí)信號(hào)，還用于設(shè) 定CCD相機(jī)(14)的曝光時(shí)間，并在所述的曝光時(shí)間內(nèi)觸發(fā)脈沖激光器(2)發(fā)射 兩束具有時(shí)間間隔的脈沖，在發(fā)射脈沖的同時(shí)觸發(fā)ICCD面陣探測(cè)器(9)的微通道板(9-l)的增益調(diào)制，兩束脈沖對(duì)應(yīng)不同的調(diào)制增益方式；以及用于對(duì)ICCD 面陣探測(cè)器(9)和CCD相機(jī)(14)傳送來(lái)的圖像信息處理出距離像。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè) 速系統(tǒng)，其特征在于ICCD面陣探測(cè)器(9)，用于將接收到的兩束回波脈沖分別 在單調(diào)上升的函數(shù)調(diào)制下和常數(shù)調(diào)制下進(jìn)行成像；第一束回波脈沖對(duì)應(yīng)的增益 調(diào)制方式為單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)；獲得的圖像包含兩種信息， 一種是回波脈沖 本身的強(qiáng)度信息，另一種是由于目標(biāo)各點(diǎn)距離不同，導(dǎo)致各點(diǎn)回波脈沖到達(dá)接 收器時(shí)所對(duì)應(yīng)的增益不同，最終體現(xiàn)在CCD(9-3)上所成像的灰度對(duì)比有所變 化；第二束回波脈沖對(duì)應(yīng)的增益調(diào)制方式為常數(shù)，獲得的圖像中只包含光強(qiáng)信 息；兩束回波脈沖所對(duì)應(yīng)的兩幀圖像進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)物體距離與增益函數(shù)間 的映射關(guān)系，從而獲得激光雷達(dá)的距離圖像。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的 同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于CCD相機(jī)(14),用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行寬光譜被動(dòng) 成像；所述的CCD相機(jī)(14)的曝光時(shí)間比增益調(diào)制方式無(wú)掃描激光雷達(dá)的成 像時(shí)間要長(zhǎng)；在整個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)，CCD相機(jī)(14)始終接收成像區(qū)域的脈沖光信 號(hào)；如果是運(yùn)動(dòng)物體，CCD相機(jī)(14)在曝光時(shí)間內(nèi)成像則出現(xiàn)模糊，根據(jù)物體 運(yùn)動(dòng)速度與成像模糊、物體的距離以及CCD相機(jī)(14)相機(jī)的參數(shù)設(shè)置存在函 數(shù)關(guān)系其中u為運(yùn)動(dòng)速度、z為物體的距離、K為CCD相機(jī)(14)成像模糊尺度、& 為CCD相機(jī)(14)上單個(gè)像素的大小、r為CCD相機(jī)(14)上單個(gè)像素的曝光時(shí) 間和/為CCD相機(jī)(14)的鏡頭焦距。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè) 距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于脈沖激光器(2)，用于產(chǎn)生單脈沖能量高、脈沖寬度 窄和脈沖線寬窄的脈沖。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè) 距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于窄帶濾波片(12)，用于濾除回波脈沖中除激光波長(zhǎng)外 的光譜信息。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于帶阻濾波片(13)，用于阻斷反射回的激光在CCD相 機(jī)(14)成像。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè) 距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于高壓調(diào)制電源(7),用于控制ICCD面陣探測(cè)器(9)生 成單調(diào)上升的函數(shù)調(diào)制和常數(shù)調(diào)制。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步 測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于選通電源(8)，用于ICCD面陣探測(cè)器(9)進(jìn)行極短 時(shí)間的選通控制。
全文摘要
基于無(wú)掃描激光雷達(dá)與CCD相機(jī)的同步測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)。本發(fā)明涉及激光雷達(dá)測(cè)量領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有的無(wú)掃描激光雷達(dá)只能獲得物體的距離信息，無(wú)法獲得運(yùn)動(dòng)信息的問(wèn)題。本發(fā)明的系統(tǒng)中的無(wú)掃描激光雷達(dá)由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射部分包括脈沖激光器和發(fā)射光學(xué)整形系統(tǒng)，接收系統(tǒng)包括ICCD成像器和接收光學(xué)系統(tǒng)；在本發(fā)明的系統(tǒng)中還結(jié)合了CCD相機(jī)，并與所述的無(wú)掃描激光雷達(dá)共用接收光學(xué)系統(tǒng)，在其前加入帶阻濾波片從而接收光信號(hào)，在盡量避免增大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的情況下，在較短的曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體同步獲得距離信息和運(yùn)動(dòng)信息，主要應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)量中。
文檔編號(hào)G01S17/08GK101526619SQ20091007169
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者劉麗萍, 杰 吳, 孫秀冬, 宇 張, 許元男, 遠(yuǎn) 趙, 陳鍾賢, 靳辰飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)