[发明专利]用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统

说明书

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统。

背景技术

成像系统按照有无人工光源施照分为被动成像系统和主动成像系统。与被动成像系统相比，主动成像系统通过人工施照提高了目标亮度，成像效果一般比被动成像系统好。但是，照明光束在大气中传输过程中会受到大气的散射，后向散射光进入系统成像后对目标图像造成了很强的水洗效果，极大地降低了系统整体的信噪比。因此，需要采用距离选通技术，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标反射光，使目标反射回来的辐射脉冲在相机选通的时间内到达并成像。

距离选通技术的两个关键特征是脉冲照明和选通成像。在选通成像环节，最重要的是照明脉冲和相机快门间的严格同步，通过该同步关系来确定对不同距离上的目标进行成像，该同步关系的准确控制直接决定了成像的距离分辨率和精度。

在距离选通主动成像系统中，常用的同步控制设备为时间事件发生器或信号发生器，这些设备都是通用设备，具有精度高、体积大、成本高等特点，更适于调试过程，但是不利于实验装置和最终产品的集成。

发明内容

本发明要解决现有的距离选通主动成像系统中，选通控制系统成本高、体积大、功耗高、不利于集成的问题，提供一种采用大规模集成电路作为控制核心，同时实现激光器和相机的控制和同步、图像采集、图像缓存、图像显示、系统参数通信接口等功能的，用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统，包括：

FPGA主控，其包括：键盘控制和参数设置模块、相机触发模块、激光器触发模块、PLL模块、USB通信接口控制模块、参数分配模块、相机设置模块、DDR3控制器模块、缓存管理模块、图像显示模块、图像采集模块、相机设置模块、GIGA-E接口控制模块、激光器设置模块以及RS-232接口控制模块；

与所述FPGA主控相连接的：USB通信接口、激光器出光检测器件PIN光电管接口、信号放大与整形器件、参考时钟、DDR3图像缓存、图像D/A器件、VGA显示接口、图像采集和相机控制GIGA-E接口、相机触发SMA接口、激光器触发RJ-45接口、激光器控制RS232接口以及电平转换器件；

所述FPGA主控通过USB通信接口或键盘从外界获得系统工作需要的全部参数，并把这些参数传递给ICCD相机和激光器驱动；

所述FPGA主控通过RJ-45接口控制激光器发出激光脉冲，该激光脉冲的部分能量经激光器出光检测器件拾取并转换为电信号，经放大整形后送给相机触发模块作为门控程序的时间基准；

所述相机触发模块根据预置的距离信息在特定时刻触发相机开门信号，完成一次曝光，在FPGA主控内部，该触发信号同时送给缓存管理模块；

所述缓存管理模块接到相机触发信号后，使能图像采集模块，由图像采集模块从相机读取一帧图像并存储在DDR3图像缓存中；

图像读取完成后，所述缓存管理模块使能图像显示模块，使其向DDR3缓存读取数据，并将数据送至图像D/A，转换为模拟信号后送给VGA显示接口，由外部显示器将图像显示。

上述技术方案中，所述参考时钟为25MHz晶振时钟。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统，采用FPGA为控制核心，完成激光器和相机的精确同步，完成激光器和相机的参数设定，完成相机图像的采集、缓存和显示，完成中枢主控和主动成像系统的交互通信。

本发明的用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统，由于采用了芯片级和有针对性的板级设计，有效降低了激光主动照明成像系统的体积、功耗和成本，使激光主动成像技术更易于集成在对体积、功耗敏感的应用中；同时由于距离选通技术得以应用，有效提高了主动照明的能效，降低了后向散射对目标图像的影响，提高了成像系统的作用距离；由于在板上集成了图像采集、图像缓存和图像显示部件，降低了主动成像系统对上位机的依赖，使其在系统集成过程中具有更好的灵活性。

本发明的用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统，可以根据实际使用场合和使用要求进行灵活定制和裁剪，具有很好的工程实用价值和经济效益。

本发明的用于激光主动成像的嵌入式距离选通主控系统，具有针对性强、体积小、成本低、灵活可定制的突出特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。