[发明专利]一种门控成像的测距系统和测距方法

说明书

本发明提供一种门控成像的测距系统和测距方法，涉及激光成像技术领域。其中，门控成像的测距系统包括：时序控制系统，适于得到发射脉冲信号和接收脉冲信号；发射系统，适于向目标物体发射脉冲激光；接收系统，适于接收被目标物体反射的反射脉冲激光；其中，所述接收脉冲信号和所述发射脉冲信号延迟了特定延迟时间；反射脉冲激光参数与特定延迟时间关联获得测距序列，对测距序列进行拟合或解卷积处理，以得到目标物体与所述测距系统的距离。本发明提供的门控成像的测距系统和测距方法，可测量距离更远，测量精度更高。

技术领域

本发明涉及激光成像技术领域，特别是涉及一种门控成像的测距系统和测距方法。

背景技术

在选通成像领域，激光器发射的脉冲激光经目标物体反射后，返回至图像采集装置时需要脉冲将其同步开启，从而捕获到反射回来的光子信息，实现特定距离物体的成像。目前选通成像的测距方法有三角测距法、直接飞行时间法等。

三角测距法采用激光由一个点扩展成多条点或线组成的结构光束组，通过多点综合分析扩展视场范围。为了避免多光束在同一个像素中重叠，结构光测距的可测量距离范围被严重压缩，实际应用中通常被限制在特定工作面的测量上。

直接飞行时间法（dToF），采用短脉冲激光作为照明，高速相机、快速光电二极管（PD）或雪崩二极管（APD）作为检测器。向目标发射激光脉冲，同时开始计时（计时起始时刻t_initial）；检测器接收到目标反射的脉冲时结束计时（计时结束时刻t_end）。根据空气中的光速c可知，目标距离，即光脉冲往返的飞行时间。但限于仪器整体可提供的测距序列，测距的精度仅可达到数米到十数米量级。

因此，有必要提供一种门控成像的测距系统和测距方法，以有效解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种门控成像的测距系统。

本发明实施例提供一种门控成像的测距系统，该测距系统包括：

时序控制系统，适于与上位机连接，以实现与所述上位机之间的通信得到发射脉冲指令和接收脉冲指令，并基于所述发射脉冲指令和所述接收脉冲指令得到发射脉冲信号和接收脉冲信号；

发射系统，适于与所述时序控制系统连接，以实现与所述时序控制系统的通信，接收所述时序控制系统发送的所述发射脉冲信号，在所述发射脉冲信号的控制下，向目标物体发射脉冲激光；

接收系统，适于与所述时序控制系统连接，以实现与所述时序控制系统的通信，接收所述时序控制系统发送的所述接收脉冲信号，并在所述接收脉冲信号的控制下，接收被目标物体反射的反射脉冲激光；

其中，所述接收脉冲信号和所述发射脉冲信号延迟了特定延迟时间；所述接收系统适于基于所述反射脉冲激光得到反射脉冲激光参数并传输至所述上位机，所述上位机适于将所述反射脉冲激光参数与所述特定延迟时间关联获得测距序列，并对所述测距序列进行拟合或解卷积处理，以得到目标物体与所述测距系统的距离。

优选地，所述发射系统为激光器系统，脉宽Δt_L在百皮秒至微秒级，选用边缘发射激光器系统或垂直腔表面发射激光器系统。通常，谐振器与半导体基板平行地形成，并且光从劈开的侧面发射，具有这种结构的半导体激光器通常被称为边缘发射激光器（EEL）。另一方面，具有垂直于半导体衬底发射光的结构的激光器被称为表面发射激光器（SEL），其中使谐振器垂直于半导体衬底的表面发射激光器被称为垂直腔表面发射激光器（VCSEL）。

优选地，所述接收系统为门控相机系统，门宽（即，曝光时间）Δt_G在百皮秒至微秒级。