[发明专利]一种3D激光雷达成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域，具体为一种3D激光雷达成像系统。

背景技术

在现代探测科学领域里，雷达成像是一项重要的研究内容，它拓宽了传统雷达的概念，使人们能够通过雷达屏幕看到更加详细的目标信息，具有全天候、远距离工作等工作特点，被广泛应用于军事和民用领域中，包括战场侦察、制导、目标识别、资源普查、地形测绘等。

3D激光雷达是一个涉及到多方向多领域的综合型成像雷达。利用激光的方向性、相干性、单色性和红外的全天候等特性，3D激光雷达成像系统在地质探测、导弹跟踪、航空航天等民用或军事领域广泛应用。搭建3D激光雷达成像系统，对研究激光测距原理、三维成像的构造方法以及提高激光雷达性能具有重要作用。

目市面上单点的激光测距仪已经比较常见，但是它只能测量目标上特定点的距离。相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高很多。降低激光雷达的成本，使其更接近民用是有待解决的重要问题。本发明的主要思想是将激光测距仪安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达，而如果使用一个2D激光雷达扫描，同时将雷达平台进行旋转，只要获取每个点位相位差信息，就可以获取出目标的三维信息。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种3D激光雷达成像系统，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种3D激光雷达成像系统，包括USB摄像头和一字线激光器，采用所述USB摄像头成像部分与所述一字线激光器相结合模拟出3D激光雷达，进而实现三维成像，摄像头成像部分中获得被扫描目标的二维分布信息，结合激光器与三角测距算法捕获被测目标的距离信息，通过三维成像算法再现物体空间的三维信息。

本发明中，进一步的，还包括扫描控制系统和AVR处理模块。

本发明的有益效果：在较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。

附图说明

图1为本发明的工作过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种3D激光雷达成像系统，包括USB摄像头和一字线激光器，采用所述USB摄像头成像部分与所述一字线激光器相结合模拟出3D激光雷达，进而实现三维成像，摄像头成像部分中获得被扫描目标的二维分布信息，结合激光器与三角测距算法捕获被测目标的距离信息，通过三维成像算法再现物体空间的三维信息。

单点激光三角测距算法原理：

本发明的三维成像原理是基于单点激光三角测距算法扩展而成的，因此有必要先对该方法的原理进行说明。

目前造成激光雷达设备成本高的主要因素之一就是使用测量激光相位差或传播时间差进行测距，本发明采用的三角测距算法在保证一定精度和分辨率要求的情况下便可替代复杂的利用相位差和时间差的TOF测距方法。

线状激光三角测距算法原理：

对于线状激光器进行测距的问题，可以将它转化为前面单点激光测距的计算问题。对于激光线条，算法将按照Y轴依次计算出当前Y轴高度下，激光光斑的X坐标值px。并尝试通过先前的算法求出该点的距离。为了简化问题，我们先考虑对于一个与摄像头感光面平行的平面上激光光斑各点的距离问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。