基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达及探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108663687A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201710188618.9(22)申请日2017.03.27(71)申请人苏州优函信息科技有限公司地址215500江苏省苏州市常熟市高新技术产业开发区东南大道1号707室(72)发明人何赛灵林宏澤蔡夫鸿(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人滕诣迪(51)Int.Cl.G01S17/89(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达及探测方法(57)摘要本发明公开了一种基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达及探测方法，包括线光源、透镜，面阵相机，计算分析单元，线光源照亮的平面、透镜面、面阵相机平面三个平面交于一条线；当线光源照亮平面上出现障碍物时，光被障碍物反射，反射光经过透镜成像在面阵相机相应位置，像的形状为障碍物被线光源照亮的轮廓，通过像的位置计算出相对应的物的位置。本发明相当于多点同时并行探测，能够对物面出现的障碍物、气溶胶分子等成像，瞬时计算出所有被照亮物体的位置与轮廓信息，可以应用到各种测距与空间探测等环境。CN108663687ACN108663687A权利要求书1/2页1.一种基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，包括透镜(3)，面阵相机(4)，计算分析单元(5)，其特征在于：还包括线光源(1)光面成像，线光源照亮的平面、透镜面、面阵相机平面三个平面交于一条线；当线光源照亮平面上出现障碍物时，光被障碍物反射，反射光经过透镜(3)成像在面阵相机(4)相应位置，像的形状为障碍物被线光源照亮的轮廓，通过像的位置计算出相对应的物的位置。2.根据权利要求1所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于所述的光源(1)、透镜(3)、面阵相机(4)的摆放角度符合成像公式：像面位置由透镜面与物面夹角a，透镜中心距三面交线距离L以及透镜焦距f决定，像面与物面夹角b可以由以下公式求出：u＝sina·xobjho＝cosa·xobj-L其中，Xobj为障碍物在物面上离物面、透镜面、像面三面交线的距离；通过调节a、L、f三个参数，可以调节激光雷达测距与空间探测范围。3.根据权利要求1所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：还包括滤波片(2)位于透镜(3)和物面之间，透镜(3)的前方。4.根据权利要求3所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：所述的滤波片(2)为带通滤波片。5.根据权利要求1所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：所述的线光源(1)为激光光源或LED光源。6.根据权利要求5所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：所述的线光源的一种产生方式是由点光源经过线形激光发生透镜产生；所述的线光源的另一种产生方式是通过多束激光形成一个光面。7.根据权利要求1所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：所使用的透镜(3)可以为普通透镜、消色差透镜或自动变焦镜头。8.根据权利要求3所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达，其特征在于：所使用的面阵相机(4)为单色面阵相机或RGB三色面阵相机，CCD面阵相机或CMOS面阵相机或数个线阵相机组成的结构组成的面阵相机。9.一种基于线光源以及面阵相机的光面成像激光探测方法，其特征在于：步骤1、线光源照亮的平面、透镜面、面阵相机平面三个平面交于一条线；参数a、f、L根据具体探测目标确定，参数b通过权利要求2所述的公式确定；步骤2、当线光源(1)照亮平面上出现障碍物时，光被障碍物反射，反射光经过透镜(3)成像在面阵相机(4)相应位置，像的形状为障碍物被线光源照亮的轮廓；步骤3、面阵相机(4)的输出信号被传送至计算分析单元(5)进行数据处理。2CN108663687A权利要求书2/2页10.根据权利要求9所述的基于线光源以及面阵相机的光面成像激光探测方法，其特征在于：在物面选取呈长方形的四个点a，b，c，d，长方形的长为m，宽为n；根据四个点所成的像a’，b’，c’，d’在面阵相机的位置，微调a、L、f三个参数，使得物面的点与像面的点达到匹配；对于物面上的点(Xobj,Yobj,0)，其像面上对应的点(x,y,z)符合以下公式：x＝-sina·v+cosa(h1+L)z＝cosa·v+sina(h1+L)其中，u＝sina·z1ho＝cosa·z1-L经过校正训练后，计算分析单元匹配像面点对应的物面位置并输出数据。3CN108663687A说明书1/4页基于线光源以及面阵相机的光面成像激光雷达及探测方法技术领域[0001]本发明属于雷达探测领域