一种照明扫描叠加成像系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供了一种照明扫描叠加成像系统，属于成像系统领域，所述系统包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度；由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿竖直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。本实用新型专利技术提供的照明扫描叠加成像系统，以有效提高现有的水下目标物的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及成像系统领域，具体而言，涉及一种照明扫描叠加成像系统。
技术介绍
脉冲激光从激光器窗口输出后，在不同距离反射(或散射)回来的光脉冲时刻是不同的，通过在接收端采用一个高速的快门控制只接收某个距离返回的激光脉冲，其他无关的光则被阻挡在外，该成像方法被称为距离选通成像。由于距离选通成像只对某一距离的目标进行成像，照明光传播光路上其他不同距离的返回光无法进入接收系统成像，所以该技术有非常强的环境光抑制能力能有效突出待观测目标，在水下目标成像、激光雷达等应用方面能够发挥极大的作用。在岸基上使用掠入射距离选通成像技术探测水下目标时，脉冲激光入射角度很小，当脉冲激光扩束为圆形光斑时，在水面会形成一个椭圆形照明区域，椭圆的长轴在纵深方向上。当采用某一固定选通距离时，距离接收端较近的区域对应的选通深度远大于距离接收端较远的区域。由于水体的衰减，返回光强度随探测深度增加而成指数衰减，要同时获得较浅区域和较深区域的返回光，现有探测器的动态范围无法满足同时测量较深区域和较浅区域返回光的要求。而且较浅区域特别是水面散射光会影响较深区域目标的散射回光，导致无法准确识别目标。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种照明扫描叠加成像系统，以有效提高现有的水下目标物的成像质量。第一方面，本技术提供的一种照明扫描叠加成像系统，包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合；所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿竖直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。结合第一方面，本技术实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，还包括：同步控制装置，所述同步控制装置分别与所述脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置耦合。结合第一方面的第一种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述扩束扫描组件包括：移动平台和由像侧到物侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的光轴、所述第二透镜的光轴和所述第三透镜的光轴位于一条水平轴上，所述脉冲激光器发射的激光脉冲沿所述水平轴平行方向射入所述第一透镜，经所述第一透镜的焦
点射入所述第二透镜，经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜，再由所述第三透镜的会聚射向所述目标物；所述同步控制装置与所述移动平台耦合，所述同步控制装置用于按照预设扫描间隔控制所述移动平台，以带动所述第二透镜沿所述水平轴水平移动，使所述激光脉冲经所述第二透镜的会聚后射入所述第三透镜的入射角度改变，从而使所述第三透镜射出的多个激光脉冲的角度按照所述预设扫描间隔沿竖直方向依次调整。结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述第一预设时间不小于所述扩束扫描组件完成一次所述调整所需的时间。结合第一方面的第三种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述预设选通间隔的起始时间比所述预设发射间隔的起始时间延迟第二预设时间。结合第一方面的第四种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述预设曝光时间的起始时间早于所述预设扫描间隔的起始时间，所述预设曝光时间的结束时间晚于所述预设选通间隔的结束时间。结合第一方面的第五种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述激光接收器为像增强器。结合第一方面的第六种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述成像装置包括感光元件和数据处理器，所述感光元件与所述数据处理器耦合。结合第一方面的第七种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，所述感光元件包括电荷耦合器件。结合第一方面的第五种可能实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第九种可能实施方式，其中，所述激光接收器为光开关。本技术实施例，通过所述扩束扫描组件将所述脉冲激光器按照预设发射间隔依次发射的激光脉冲按照预先设定的扫描间隔一个一个改变射向目标物的光线的角度，使多个光束沿目标物的纵向方向上依次扫描目标物，每个光线照射目标物的纵向方向上的某个部位，所述激光接收器依次接收每个激光后，由成像装置将所有的扫描的激光的像叠加在一起，形成一幅完成的目标物的图像。现有技术的水下目标物成像系统中，由激光器射出的激光光束照射水下目标，当激光光束以一定的角度入射水下时，在水面上会展开成一个椭圆形的照明区域，以椭圆光斑的长轴为纵深方向，则长轴的两个端一端离成像系统的接收端较近，另一端离成像系统的接收端较远，当采用某一个固定的选通距离时，距离成像系统的接收端较近的选通深度远大于距离成像系统的接收端较远的选通深度，导致返回光强度不一致。与现有技术的水下目标物成像系统相比，本技术实施例，通过扩束扫描组件将脉冲激光器发出的圆形激光束扩束整形为线宽足够窄的线光束，从而以较小的角度入射水下目标时，从而导致每个线光束在水面上形成的椭圆光斑的长轴得到大幅度减小，以有效控制线光束在水面纵深方向投影的宽度，从而减少光斑近端与远端与成像装置的距离，有效避免固定选通距离下近端与远端选通深度不一致的问题。扩束扫描组件射出的多个线光束，依次扫描水下目标的不同部分，所述成像装置将水中目标物的纵向方向上依次选通的多个返回光经过成像装置的叠加后形成一幅完成的目标物的图像，能够保证每个返回光的亮度都足够强，避免由于水体的衰减，返回光强度随探测深度增加而成指数衰减而导致的目标物的图像质量过差。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。图1示出了本技术实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的模块框图；图2示出了本技术实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的同步控制装置的控制时序图；图3示出了本技术实施例提供的一种照明扫描叠加成像系统的扩束扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明扫描叠加成像系统，其特征在于，包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合；所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿竖直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。

【技术特征摘要】
1.一种照明扫描叠加成像系统，其特征在于，包括：脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置，所述激光接收器设置在所述扩束扫描组件发射的激光经目标物反射后的反射光路上，所述激光接收器与所述成像装置耦合，所述脉冲激光器与所述扩束扫描组件耦合；所述脉冲激光器将多个激光脉冲按照预设发射间隔依次发射，发射出的每个激光脉冲经所述扩束扫描组件降低线宽后按照预设扫描间隔依次调整出射的角度，所述预设发射间隔的起始时间比所述预设扫描间隔的起始时间延迟第一预设时间；由所述扩束扫描组件射出的每个激光脉冲分别经所述目标物的沿竖直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照预设选通间隔依次接收，所述激光接收器将接收到的每个激光脉冲输入所述成像装置中，所述成像装置将在预设曝光时间内接收到的多个激光脉冲形成图像。2.根据权利要求1所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，还包括：同步控制装置，所述同步控制装置分别与所述脉冲激光器、扩束扫描组件、激光接收器和成像装置耦合。3.根据权利要求2所述的照明扫描叠加成像系统，其特征在于，所述扩束扫描组件包括：移动平台和由像侧到物侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，所述第一透镜的光轴、所述第二透镜的光轴和所述第三透镜的光轴位...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗振雄，王荣波，陈光华，周维军，孟建华，田建华，何莉华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51