[发明专利]一种MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置及方法

权利要求书

1.一种MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，包括一体设置的扫描视场实现装置和回波接收及处理装置；

所述扫描视场实现装置，包括近红外激光器、发射光束准直镜组和一维MEMS振镜；所述近红外激光器的发射光束的光轴与发射光束准直镜组的轴线同轴，所述发射光束准直镜组的出射角与一维MEMS振镜的安装基准面成一定夹角，并且所述一维MEMS振镜在0°位置时与其安装基准面也成一定夹角；

所述回波接收及处理装置，包括接收镜安装筒以及安装在接收镜安装筒中的接收镜；所述接收镜包括同轴并依次设置的可见光及近红外激光视场聚焦透镜、可见光及近红外激光视场放大透镜、可见光及近红外激光视场准直透镜组、可见光视场放大透镜组和可见光面阵光敏器件，并且所述接收镜光轴所在平面与所述发射光束的光轴所在平面平行；其中，在可见光及近红外激光视场准直透镜组和可见光视场放大透镜组之间设置有与接收镜光轴成45°角的陷波反射平面镜；在陷波反射平面镜的反射光路上设置有近红外激光回波聚焦透镜组，并在近红外激光回波聚焦透镜组的出射焦点上设置有激光回波光敏器件雪崩二极管；同时，所述激光回波光敏器件雪崩二极管电性连接有激光回波放大及分析处理模块，所述可见光面阵光敏器件电性连接有可见光图像处理模块。

2.根据权利要求1所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，所述发射光束准直镜组包括发射准直镜和发射光束准直镜筒，所述近红外激光器和发射准直镜通过发射光束准直镜筒固定连接，然后通过发射光束准直镜安装座与一维MEMS振镜和回波接收及处理装置固定连接；其中，一维MEMS振镜的控制器安装在回波接收及处理装置中，用于控制一维MEMS振镜按照需求的方式转动。

3.根据权利要求1所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，所述一维MEMS振镜转动的方式包括摆动扫描方式、平面扫描方式和椭圆扫描方式。

4.根据权利要求1所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，所述接收镜安装筒与激光回波放大及分析处理模块和可见光图像处理模块的外形结构匹配并固定连接。

5.根据权利要求1所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，所述可见光面阵光敏器件为CCD或CMOS。

6.根据权利要求1所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置，其特征在于，所述可见光图像处理模块为红外图像处理模块或高光谱成像图像处理模块。

7.一种基于MEMS一维激光雷达和数码相机测绘方法，所述测绘方法利用权利要求1-6任一项所述的MEMS一维激光雷达和数码相机测绘装置实现，其特征在于，所述测绘方法包括：

S1、利用扫描视场实现装置和回波接收及处理装置配合实现地物目标空间坐标信息测量；

S2、利用回波接收及处理装置实现地物目标影像数据采集。

8.根据权利要求7所述的基于MEMS一维激光雷达和数码相机测绘方法，其特征在于，步骤S1包括如下子步骤：

S11，近红外激光器发射光束经发射光束准直镜组准直后到达一维MEMS振镜，并经一维MEMS振镜反射后照射地物目标；

S12，经过地物目标反射的激光回波进入回波接收及处理装置的接收镜，并经由可见光及近红外激光视场聚焦透镜、可见光及近红外激光视场放大透镜和可见光及近红外激光视场准直透镜组后，形成平行于接收镜光轴的激光回波；

S13，该平行于接收镜光轴的激光回波与经过陷波反射平面镜反射后，由近红外激光回波聚焦透镜组聚焦到激光回波光敏器件雪崩二极管上，使激光回波光敏器件雪崩二极管产生电信号；

S14，激光回波光敏器件雪崩二极管产生的电信号通过激光回波放大及分析处理模块进行处理获得地物目标测距信息；

S15，控制一维MEMS振镜绕垂直于发射光束的光轴所在平面的转轴摆动一定角度，并重复步骤S11～S14，所述激光回波放大及分析处理模块根据获得激光扫描视场内所有地物目标测距信息，进而计算出地物目标空间坐标信息。