CN116359944B 一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统及方法 （中国科学院西安光学精密机械研究所）

WO2018126248A1,2018.07.05一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维具体涉及一种基于条纹相机的面扫描飞行时间测器件的TOF距离测量分辨率低以及基于条纹相发明还提供了一种基于条纹相机的面扫描飞行21.一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，其特征在于：包括照明单元所述光束扫描模块(6)设置在脉冲光光路上，用于对脉冲光进行二维扫描并调整脉冲所述扩束模块(7)设置在光束扫描模块(6)和待测目标(8)之间，扩束模块(所述信号采集单元(2)包括位移扫描成像模块(9)、光纤传输模块(10)和条纹相机所述位移扫描成像模块(9)包括耦合成像装置(所述耦合成像装置(12)和光纤转换装置(13)沿回波信号路径依次设置，回所述光纤传输模块(10)的入射端和出射端分别与光纤转换装置(13)和条纹相机(11)所述数据处理单元(3)与条纹相机(11)电连接，用于处理条纹相机(11)输出的条纹图所述同步控制单元(4)分别与脉冲激光器模块(5)、光束扫描模块(6)和条纹相机(11)2.根据权利要求1所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，其特征所述耦合成像装置(12)和光纤转换装置(13)均设置在位移扫描装置(14装置(14)用于将耦合成像装置(12)以及光纤转换装置(13)整体位移，对准待测目标待(8)所述位移扫描装置(14)与同步控制单元(43.根据权利要求1或2所述的一种基于条所述同步控制单元(4)发射的触发脉冲抖动小于4.根据权利要求3所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，其特征35.根据权利要求4所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，其特征所述光纤转换装置(13)由光子晶体光纤6.根据权利要求5所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，其特征所述耦合成像装置(12)为成像镜头，根据目标成像距离和分辨率的7.一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像方法，采用权利要求1_6任一所述的步骤2)回波信号经耦合成像装置(12)耦合成像在光纤转换8.根据权利要求7所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像方法，其特征使用位移扫描装置(14)将耦合成像装置(12)以及光纤转换装置(13)进行多次整体位9.根据权利要求8所述的一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像方法，其特征达到的时间t和脉冲发出时间t0的时间差Δt＝t_t0，计算出每个4量级，难以满足目标毫米级甚至亚毫米级三维形貌精细化测量需求(参见HeinrichsR.,AullB.F.,MarinoRM.,etal.Three_dimensionallaserradarwithSPADarrays.LaserRadarTechnologyandApplicationsVI.InternationalSocietyforOpticsandPhotonics,2001,4377:106_118.；以及WangF.,ZhaoY.,ZhangY.,etal.RangeaccuracylimitationofpulserangingsystemsbasedonGeigermodesingle_photondetectors.AppliedOptics,2010,49(2resolutionimprovementofstreaktubeimaginglidarsystemusingthr[0004]本发明的目的是解决传统基于单光子探测器件的TOF距离测量分辨率低以及基于5像装置耦合成像在光纤转换装置上，光纤转换装置将所成的目标二维图像转换为一维图所述光纤转换装置将尺寸为[RN，CN]的目标二维图像转换为尺寸为[1，RN×CN]的一维图6[0033]1、本发明一种基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统，通过耦合成像装[0036]图1为本发明具体实施例中的基于条纹相机的面扫描飞行时间三维成像系统示意[0037]图2为位移扫描成像模块中光纤转换装置将面阵排列光纤转成线阵排列光纤示意[0039]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的构思和范围，7脉冲光光路上，光束扫描模块6用于将脉冲光进行二维扫描并调整脉冲光的方向使其入射12用于将待测目标8的回波信号耦合成像在光纤转换装置13上。耦合成像装置12和光纤转13将面阵光纤二维排列阵列尺寸为[RN，CN]的目标二维图像转换为线阵光纤排列尺寸为8波信号达到的时间t和脉冲发出时间t0的时间差Δt＝t_t[0049]步骤4)可使用位移扫描成像模块14对待测目标8进行面