[发明专利]亮度调制无扫描激光三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光三维成像技术领域、尤其涉及一种亮度调制无扫描激光三维成像方法。

背景技术

目前主要有几种无扫描激光成像的方法，第一种是利用连续波调制的方法进行三维成像的方法。该方法由于需要对半导体激光器进行高速调制，成像精度和成像距离存在矛盾关系，而且需要几次发射激光才能得到一副三维图像，实时性不好，不利于动目标的测量。第二种是采用带距离测量功能的面阵探测器的放大，该方法受制于现有面阵探测器的技术水平。第三种是采用切片距离选通的方法，该方法拼接算法复杂且难以做到实时处理。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种亮度调制无扫描激光三维成像方法，用以解决现有无扫描激光成像的方法所存在的实时性不好等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种亮度调制无扫描激光三维成像方法，基于一种亮度调制无扫描激光三维成像系统，所述系统包括：激光电源、脉冲激光器、激光扩束器、成像接收镜头、双通道分光镜、两路增强型数字相机、测距接收镜头、实时图像处理器、数据存储器、图像显示器、测距处理器和像增强器控制器，则所述方法包括：

步骤A：脉冲激光器发出的激光光束经激光扩束器后照射目标物体，由目标物体反射后的回波信号分别由测距接收镜头和成像接收镜头同时接收；

步骤B：测距接收镜头接收目标物体反射后的回波信号得到测距回波信号并输出给测距处理器，测距处理器计算测距回波信号与主波信号的时间差，进而得到目标物体中心点到脉冲激光器的距离值并输出给像增强器控制器；

同时，成像接收镜头接收目标物体反射后的回波信号得到成像回波信号并输出给双通道分光镜，双通道分光镜将成像接收镜头输出的成像回波信号分成两路，同时进入到两路增强型数字相机；

步骤C：像增强器控制器根据目标物体中心点到脉冲激光器的距离值产生像增强器选通信号，以及根据需要产生像增强器增益调制信号，并将产生的像增强器选通信号以及像增强器调制信号输出给两路增强型数字相机；

步骤D：两路增强型数字相机接收双通道分光镜发来的两路成像回波信号分别经过两路像增强器放大并生成对应的两路图像数据；像增强器根据像增强控制器产生的像增强器选通信号控制像增强器的开关，像增强器根据像增强控制器产生的两路像增强器增益调制信号，对一路图像数据的增强增益进行恒定调制，对另一路图像数据的增强增益进行线性增大调制，然后将两路图像数据同时输出；

步骤E：实时图像处理器同时接收两路增强型数字相机输出的图像数据，对两路图像数据进行预处理，根据预处理后的图像数据计算得出目标物体各点的三维信息送到数据存储器和图像显示器；

步骤F：数据存储器接收并保存实时图像处理器输出的目标物体各点的三维信息，图像显示器根据目标物体各点的三维信息进行显示处理，显示相应的目标物体的三维图像。

进一步地，所述步骤E具体包括：

实时图像处理器同时接收两路增强型数字相机输出的图像数据，对两路图像数据进行中值滤波、阈值分割预处理；

将经过线性增大调制的那路图像数据的各点像素值与经过恒定调制的那路图像数据的各点像素值做除法运算，得到两路图像数据的强度比；

然后将除法运算结果与预定的恒定增益值相乘，得到线性增大增益值；然后根据线性增大增益和时间的关系，得到目标物体各点回波信号相对选通信号的时间值，进而依据该时间值算出目标物体各点相对选通信号的距离值；

最后，将目标物体各点相对选通信号的距离值和目标物体中心点到脉冲激光器的距离值相加，得到目标物体各点的实际距离值，即目标物体各点的三维信息，并发送给数据存储器和图像显示器。

本发明有益效果如下：

相对于扫描型激光成像技术而言，本发明成像速度快，当目标或测量设备移动时，没有图像失真；由于没有高速扫描器，结构更加紧凑，系统可靠性得到大大提高；该系统使用方便，成像过程和图像质量不受其它外界设备的影响。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

图1为亮度调制无扫描激光三维成像系统的结构示意图；

图2为数字相机与像增强器的耦合示意图；

图3为亮度调制无扫描激光三维成像主回波示意图；

图4为实时图像处理器的结构示意图；

图5为测距处理器的结构示意图；

图6为像增强器控制器的结构示意图；