[发明专利]一种基于阵列探测单元的三维激光成像系统及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维激光成像技术，尤其涉及一种基于阵列探测单元的三维激光成像系统及成像方法。

背景技术

随着科学技术与人类社会的不断进步，人们对目标距离的测量提出了越来越高的要求，特别是高速飞行器，地形测绘，数字城市等应用都需要高精度的距离测量技术。激光三维成像技术是目前的一种比较先进，精度较高的距离测量技术。现有的三维激光成像技术通常包含仅包含有一个激光探测装置，通过测量目标的距离和扫描机构的转角，从而获得目标的三维轮廓信息，但是，为了提高三维激光成像的速度，激光扫描装置的扫描速度越来越快，高速、高精度的获取扫描镜转角信息难度很大，在这种情况下，设计一种不需要测量扫描镜转角信息的三维激光成像技术具有非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种不需要测量扫描镜偏转角的基于阵列探测单元的三维激光成像技术。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

本发明的基于阵列探测单元的三维激光成像系统包括：包括与计算机相连接的激光器，在激光器的激光光轴上设置有通过扫描镜驱动模块与计算机连接的扫描镜，所述的扫描镜将接收到的激光光束反射给位于扫描镜反射光路上的被测目标，在被测目标的反射光路上设置有N组用于接受被测目标反射激光的光电探测器，每组光电探测器的输出端连接有测时模块；

所述的测试模块包括N组恒比定时模块以及M路GP2测时模块；所述的相邻两组恒比定时模块的输出端与对应的GP2测时模块的输入端相连，GP2测时模块的输出端与计算机相连，其中M＝N‐1，N≥4。

所述的激光器为脉冲激光器。

所述的光电探测器为APD光电探测器。

所述的N组光电探测器分别对应安装在N个探测器支架上，且N个探测器支架的一端均与固定板相连,每组光电探测器距相应的探测器支架端点的距离均相等，且探测器支架与固定板支架夹角为α。

所述的恒比定时模块包括第一路恒比定时模块、第二路恒比定时模块、第三路恒比定时模块、第四路恒比定时模块···以及第N路恒比定时模块；

所述的GP2测时模块包括第一个GP2测时模块、第二个GP2测时模块(8‐2)、第三个GP2测时模块···以及第M个GP2测时模块；

其中，第一路恒比定时模块的输出端、第二路恒比定时模块的输出端与第一个GP2测时模块相连，第二路恒比定时模块的输出端、第三路恒比定时模块的输出端与第二个GP2测时模块相连，第三路恒比定时模块的输出端、第四路恒比定时模块的输出端与第三个GP2测时模块相连，第n‐1路恒比定时模块、第n路恒比定时模块的输出端与第m个GP2测时模块相连,其中，n∈N,m∈M,m＝n‐1。

所述的N＝4，M＝3。

本发明的基于阵列探测单元的三维激光成像系统的成像方法，包括以下步骤：

1)、计算机输出控制信号控制激光器发射激光，并通过控制扫描镜驱动模块不断驱动扫描镜转动，将激光器发射的激光经扫描镜反射到被测目标的不同位置，激光经被测目标后被反射回来，经被测目标反射回来的激光被4组光电探测器接收；

2)、4组光电探测器接收到激光信号后分别产生4路电脉冲信号，4路电脉冲信号经第一路恒比定时模块、第二路恒比定时模块、第三路恒比定时模块以及第四路恒比定时模块鉴别后生成4路时刻脉冲信号；

3)、4路时刻脉冲信号中的第1路和第2路时刻脉冲信号输入到第一个GP2测时模块中，第2路和第3路时刻脉冲信号输入到第二个GP2测时模块中，第3路和第4路时刻脉冲信号输入到第三个GP2测时模块中，设发射激光到达4个光电探测器的时间分别为t₁,t₂,t₃,t₄，通过测时模块得到发射激光到达4个光电探测器的时间，则各光电探测器的时间差为：

Δ₁₂＝t₁-t₂  (1)

Δ₂₃＝t₂-t₃  (2)

Δ₃₄＝t₃-t₄  (3)；