一种激光三维焦平面阵列成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光三维焦平面阵列成像系统，本发明专利技术包括控制电路、像素级时间信息测量阵列和通道级强度信息测量电路；其中，所述控制电路产生行选信号、列选信号以及激光脉冲开始信号；所述像素级时间信息测量阵列在激光脉冲开始信号的触发下开始测量时间信息；所述通道级强度信息测量电路在行选信号和列选信号的控制下测量强度信息并输出时间信息和强度信息。本发明专利技术能够在满足高精度的前提下尽可能的提高激光三维成像的分辨率和帧频。

A laser 3D focal plane array imaging system

【技术实现步骤摘要】
一种激光三维焦平面阵列成像系统
本专利技术涉及激光探测成像
，具体涉及一种激光三维焦平面阵列成像系统。
技术介绍
激光探测成像是通过激光束对目标进行照射，目标的反射回波由探测器接收，通过信号处理获取目标至探测器的距离和速度等信息，进而获得区别于背景的距离图像和多普勒(速度)图像的一种新型探测成像技术。激光三维成像技术的基本原理是利用照射激光脉冲从探测场景中收集反射辐射线，完成对目标的三维立体像，以达到探测为目的的技术。它将主动成像提高到一个新的层面上，除了强度和角度的标准，还包括成像的范围。三维激光成像系统的高分辨率和准确度使得它能对三维图像做出精确的测量。可以直接获取姿态等二维成像难以获取的信息，利用三维几何形状可以解决对成像区域的目标和任务的识别和鉴定，并能将目标对象进行对比。APD阵列具有全固态结构、高量子效率等特点，且可以在高增益下保持良好的信噪比。基于APD阵列的激光三维成像采用激光对目标场景进行泛光照射，一次激光脉冲即可获得目标的三维图像。当APD的偏置电压低于其雪崩电压时，对入射光电子起到线性放大作用，这种工作状态称为线性模式。在线性模式下，反向电压越高，增益就越大。线性APD对输入的光电子进行等增益放大后形成连续电流，获得带有时间信息和强度信息的激光连续回波信号。大面阵的线性APD探测器需要配套大面阵激光三维成像读出电路，而目前国内激光三维成像读出电路还是以分立器件或小面阵为主，分辨率及成像速率较低。随着对精度要求的不断提高，传统的时间、强度信息的检测和读出方式会以降低分辨率和帧频的方式来满足对高精度的需求。
技术实现思路
为了传统的时间、强度信息的检测和读出方式无法满足高精度的需求，本专利技术在满足高精度的前提下尽可能的提高分辨率和帧频的一种激光三维焦平面阵列成像系统。本专利技术通过下述技术方案实现：一种激光三维焦平面阵列成像系统，该系统包括控制电路、像素级时间信息测量阵列和通道级强度信息测量电路；其中，所述控制电路产生行选信号、列选信号以及激光脉冲开始信号；所述像素级时间信息测量阵列在激光脉冲开始信号的触发下开始测量时间信息；所述通道级强度信息测量电路在行选信号和列选信号的控制下测量强度信息并输出时间信息和强度信息。优选的，本专利技术的控制电路包括中央时序控制模块、行选电路和列选电路；所述中央时序控制模块根据输入的主时钟信号和控制数据分别产生行选使能信号、列选使能信号以及激光脉冲开始信号；所述行选电路在行选使能信号的控制下产生依次选中每一行的行选信号；所述列选电路在列选使能信号的控制下产生依次选中每一列的列选信号。优选的，本专利技术的像素时间信息测量阵列中每个像素都有其对应的时间信息测量电路，每个像素根据激光脉冲开始信号同时检测时间信息。优选的，本专利技术的时间信息测量电路包括采样保持模块和ADC模块，其中，所述采样保持电路在激光脉冲开始信号的控制下开始采样Ramp的电压值，当激光脉冲回波信号到来时则停止采样并保持当前采样的Ramp电压值；所述ADC模块将Ramp电压值转换为数字信号即得到测量的时间信息。优选的，本专利技术的通道级强度检测电路包括强度信息测量电路和输出电路；所述强度信息测量电路在行选信号和列选信号的控制下依次选中每一列，分列检测强度信息；所述输出电路在行选信号和列选信号的控制下将保存在时间信息测量阵列和强度检测电路中的时间数据和强度数据按要求输出。优选的，本专利技术的强度信息测量电路包括积分模块、采样保持模块和列级ADC；将像元探测到的强度信息，通过积分电路将光信号转换为电信号，再通过采样保持模块得到不同强度所对应的电压值，最后模拟电压值通过ADC模块转换为数字信号即得到测量的强度信息。优选的，本专利技术的输出电路采用两个通道方式输出，在一帧内分别输出强度信息和时间信息。本专利技术具有如下的优点和有益效果：相较于传统的激光三维成像读出电路，本专利技术的激光三维焦平面阵列成像系统采用像素级时间信息测量阵列，且每个像素均采用快照式积分，阵列中所有像素同时积分，时间信号先转换后输出；采用各行独立、列复用的强度信息测量电路，对强度信号逐列转换逐行输出；通过测试，本专利技术能够在满足高精度的前提下尽可能的提高激光三维成像的分辨率和帧频。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的第一实施方式的系统结构示意图。图2为本专利技术的第二实施方式的系统结构示意图。图3为本专利技术的时间信息测量电路结构示意图。图4为本专利技术的强度信息测量电路结构示意图。具体实施方式在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所专利技术的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。在本专利技术的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。在本专利技术的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本专利技术的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。在本专利技术的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本专利技术的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关
中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本专利技术的各种实施例中被清楚地限定。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光三维焦平面阵列成像系统，其特征在于，该系统包括控制电路、像素级时间信息测量阵列和通道级强度信息测量电路；其中，所述控制电路产生行选信号、列选信号以及激光脉冲开始信号；所述像素级时间信息测量阵列在激光脉冲开始信号的触发下开始测量时间信息；所述通道级强度信息测量电路在行选信号和列选信号的控制下测量强度信息并输出时间信息和强度信息。/n

【技术特征摘要】
20200103 CN 20201000548101.一种激光三维焦平面阵列成像系统，其特征在于，该系统包括控制电路、像素级时间信息测量阵列和通道级强度信息测量电路；其中，所述控制电路产生行选信号、列选信号以及激光脉冲开始信号；所述像素级时间信息测量阵列在激光脉冲开始信号的触发下开始测量时间信息；所述通道级强度信息测量电路在行选信号和列选信号的控制下测量强度信息并输出时间信息和强度信息。


2.根据权利要求1所述的一种激光三维焦平面阵列成像系统，其特征在于，所述控制电路包括中央时序控制模块、行选电路和列选电路；所述中央时序控制模块根据输入的主时钟信号和控制数据分别产生行选使能信号、列选使能信号以及激光脉冲开始信号；所述行选电路在行选使能信号的控制下产生依次选中每一行的行选信号；所述列选电路在列选使能信号的控制下产生依次选中每一列的列选信号。


3.根据权利要求1所述的一种激光三维焦平面阵列成像系统，其特征在于，所述像素时间信息测量阵列中每个像素都有其对应的时间信息测量电路，每个像素根据激光脉冲开始信号同时检测时间信息。


4.根据权利要求3所述的一种激光三维焦平面阵列成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云，杨凯，闵道刚，张逸，阙隆成，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51