[发明专利]在3D成像系统中测定距离

说明书

本申请是申请日为2005年7月6日、名称为“在3D成像系统中测定距离”的第200580029267.2号发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及在2004年7月6日提交的，申请号为No.10/886079的美国专利申请，标题是“用于三维成像的系统和方法”，我们的案号是1980.001US1，通过引用的方式将其纳入本说明书。

背景技术

技术领域

本发明涉及在三维成像系统中测定距离。

背景技术

激光技术，例如LADAR(激光检测和测距)或“LIDAR”(光检测和测距)，目前正被应用于在三维成像系统中对目标进行成像。经常来自激光源的光射向感兴趣的目标。然后来自该目标的反射光聚集并聚焦在一个或多个光电检测器上。

例如，通过测定发射的光脉冲从发射源到目标并返回到检测器的往返传播时间，LADAR系统能测定到目标的距离。然而，使这种系统适合对远程目标进行成像对可用装置的灵敏度和速率构成了挑战。

在美国专利No.5,446,529(1995)中，Stettner等人描述了放置在成像平面上以检测两维图像帧的阵列检测器，该图像帧能被进一步处理以增强图像。如果聚集了足够的光并且所述目标的反射能够区别于噪声，那么该目标就能够被这种系统识别。

在一些激光成像系统中，扫描器或接收器扫描过目标，并且多激光脉冲用来探测所述目标的轮廓。这种方法的一个实施例在2004年5月11日授予Dimsdale等人的美国专利No.6,734,849中示出。

在美国专利No.5,892,575(1999)中，Marino在另一方面公开了一种使用以非线性盖革(Geiger)模式工作的单片光检测器阵列进行场景(scene)成像的系统。在由该专利公开的一个无扫描器的实施方案中，处理器对目标场景成像，该目标场景成像是基于由光电检测器阵列在阵列上多个位置处接收的目标反射的光子的往返传播时间。

迄今为止的方法比较复杂，因此制造和维修昂贵。所需要的是一种解决上述问题以及当阅读以下描述时变得显而易见的其它问题的用于成像的系统和方法。

附图说明

图1图示了根据本发明的成像系统；

图2-4图示了成像系统的其它实施方案；

图5示出了根据本发明的检测器和计时电路；

图6图示了能够用在图5的计时电路中的内插器；

图7图示了在图5的计时电路中的Nutt内插法；

图8图示了在图5的计时电路中的两个内插器电路的串联；

图9图示了基于模拟的电压读数的时间内插法；以及

图10-12图示了根据本发明的共振器/衰减器。

具体实施方式

在以下优选实施方案的详细描述中，参考形成本文一部分的附图，并且通过图解示出了可以实施本发明的具体实施方案。应该理解在不背离本发明的范围的情况下可以使用其它的实施方案并且可以进行结构变化。

在图1中示出了用于创建目标场景101的高分辨率三维图像的代表性系统100。脉冲光源102、典型地为激光器，指向目标场景101。一些光从场景反射回来。检测器阵列104接收来自部分场景的光。从所述系统到单个检测器的视场(field of view)中的部分场景101的距离是由从光照射所述场景部分以及然后返回到探测器104所需的时间来测定的。

在图1所示的实施方案中，成像系统100包括激光器102，光学器件103，检测器阵列104，计时电路106，处理器108，存储器110和显示器112。在一个实施方案中(诸如图1中所示)，系统100还包括以下面将描述的方式用于校准系统100的共振器/衰减器114。系统100测量来自每个两维像素阵列的一个或多个目标的反射激光脉冲的往返时间，提供了毫米级精度和分辨率的图像。

在一个实施方案中，诸如图2中所示，系统100包括连接到激光器132的脉冲发生器130。脉冲发生器产生由激光器132转变为光脉冲的电子脉冲。如果从电子脉冲的产生到光脉冲的产生的时间是可重复的，那么能够从由脉冲发生器130电子脉冲的产生来测定传输时间。否则，就可以基于由激光器132产生光脉冲来测定传输时间。