一种基于激光扫描识别装置及其方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光扫描，具体为一种基于激光扫描识别装置及其方法。
技术介绍
1、激光扫描主要用于对黑暗区域（洞穴或者水下）中的环境信息进行采集，现有的采集方式一般采用声呐或者激光扫描方式进行采集。激光扫描是通过发射特定频率的激光到大气中，接触到物体反射后，回到接收器，高速处理器根据分析发射和接收信号的差别，对光相位进行精确测量，对比得到扫描点相对位置。
2、传统激光扫描器在对黑暗区域（洞穴或者水下）中的环境信息进行采集时，一般采用声呐或者激光扫描方式判断。目前传统激光扫描器采用频率固定的窄线宽激光器进行采集，在对整个环境信息探测过程中，传统激光扫描器需要通过多路光学天线向被测区域发射激光信号，多次扫描被测区域的环境地形，从而获得相关的环境信息。由于传统激光扫描器采用固定频率的激光器，使得需要发射不同频率的激光时需要在发射时通过光开关，对多路光学天线进行切换，达到切换发射通道的目的，使得其制造成本较高、同时发射单一的激光只能够对采集区域内的大致形状进行判断，并且无法判断其是否是由多个物体组合而成的堆积体，使得其测量效率低和系统结构复杂。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于激光扫描识别装置及其方法，以解决上述部分问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种激光扫描识别装置，包括光学镜头，连接于光学镜头的波分复用器，连接于波分复用器的激光收发装置，连接于激光收发装置的光放大器，连接于光放大器的光比较器，连接于光比较器的高速
4、进一步地，激光收发装置包括连接于光放大器和波分复用器的光信号收发电路、以及分别连接于光信号收发电路的可见光发生器和测距光发生器，光信号收发电路、可见光发生器、测距光发生器集成于一体；测距光发生器用于发射对待识别区域进行测距的测距激光，可见光发生器发射对待识别区域进行颜色检测的可见激光，光信号收发电路用于将测距激光和可见激光传输至波分复用器、以及用于将光学镜头接收的环境光和反射光转换成电信号。
5、进一步地，波分复用器包括复用端、解复用端、以及设于复用端和解复用端之间的环形器，复用端连接于激光收发装置，解复用端连接于光学镜头。
6、进一步地，还包括分别连接于高速处理器的定时器和上位机控制器，定时器用于检测激光的发射时间和反射光的接收时间，上位机控制器用于输出高速处理器的处理结果。
7、一种激光扫描识别装置的方法，包括以下步骤：
8、步骤1、对发射的激光进行光强校准，得到激光的最优光强；
9、步骤2、发射最优光强的测距激光至待检测环境的待识别区域，计算出激光扫描识别装置与待识别区域的基准距离；
10、步骤3、基于基准距离，对激光收发装置发射的最优光强的可见激光进行光衰补偿，得到可见激光的扫描光强；
11、步骤4、发射扫描光强的可见激光至待检测环境的待识别区域的边界四个角点，如果未检测到可见激光在任意一个角点的反射光，则沿待识别区域的对角线向内收缩，直至检测到反射光，得到各角点反射光的光强；发射扫描光强的可见激光至待识别区域的中心点，得到中心点反射光的光强；将各角点和中心点反射光的光强平均值作为反射光的标准光强；
12、步骤5、发射扫描光强的可见激光至待识别区域的任一分区的多个检测点进行检测，得到可见激光在每个检测点的反射光，如果反射光的光强等于或大于标准光强，则检测有效；如果反射光的光强小于标准光强，则发射不同波长的可见激光至当前检测点，直至反射光的光强等于或大于标准光强；重复以上操作，完成待识别区域全部分区的检测；
13、步骤6、由待识别区域所有检测有效的反射光得到对应的波长，将波长对应的颜色作为检测颜色；
14、步骤7、通过待识别区域的所有基准距离和对应检测颜色，得到带有尺寸和颜色的扫描识别图像。
15、进一步地，步骤1包括：步骤11、设定一个标准反射光的光强，采用标准激光在不同光强的环境光进行反射测量，得到一个不同光强环境光的标准激光光强表并将标准激光光强表存储于高速处理器中；
16、步骤12、接收待检测环境的环境光，得到环境光的光强，通过标准激光光强表得到当前光强的环境光对应的标准激光的光强，发射对应光强的校准激光至待检测环境中；
17、步骤13、接收校准激光在待检测环境中的反射光，得到反射光与标准反射光的光强差值，如果光强差值处于设定的误差范围内，则将校准激光的当前光强作为最优光强，反之则调整校准激光的光强直至光强差值处于设定的误差范围内，将调整后的光强作为最优光强。
18、进一步地，步骤2包括：步骤21、发射最优光强的测距激光至待检测环境的待识别区域的任一检测点，接收测距激光在当前检测点的反射光；步骤22、分别测定测距激光的发射时间和反射光的接收时间，计算发射时间和接收时间的时间差，通过时间差计算出第一测量距离；测定测距激光和反射光的相位差，通过相位差计算出第二测量距离；步骤23、将第一测量距离和第二测量距离的平均值作为激光扫描识别装置与当前检测点的基准距离；重复步骤21~步骤23、计算待识别区域内每个检测点与激光扫描识别装置的基准距离。
19、进一步地，在步骤2中，如果未接收到反射光或接收到的反射光的光强小于步骤1中标准反射光的光强的预设比例，判定激光扫描识别装置与当前检测点的距离为无限远的超量距离，同时判定当前检测点的颜色为黑色。
20、进一步地，步骤3包括：步骤31、对不同波长的可见激光分别进行以下检测：采用不同波长的可见激光在同一距离下进行衰减检测，得到同一距离下不同波长的可见激光的衰减表；采用同一波长的可见激光在不同距离下进行衰减检测，得到不同距离下同一波长的可见激光的衰减表；将两个衰减表整合为一个光衰减补偿表；
21、步骤32、查找光衰减补偿表中不同波长的可见激光在每个基准距离对应的衰减光强，由最优光强加上对应的衰减光强得到每个检测点的不同波长的可见激光的扫描光强。
22、进一步地，步骤5中，如果发射可见光范围内所有可见激光至当前分区，当前分区仍有超过60%的反射光的光强小于标准光强，则将所有反射光的光强平均值作为反射光的新标准光强，采用新标准光强进行当前分区的重新检测。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术利用物体颜色为其能反射的光的特点反向推导物体颜色，同时利用激光测距得到相对位置，二者相结合增加了物体判定的精确度，得到更精准的黑暗中环境的扫描识别结果。
25、本专利技术对激光进行光强校准和光衰补偿，使得测距结果更加精准；通过定向扫描特定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光扫描识别装置，其特征在于，包括光学镜头（1），连接于光学镜头（1）的波分复用器（2），连接于波分复用器（2）的激光收发装置（3），连接于激光收发装置（3）的光放大器（4），连接于光放大器（4）的光比较器（5），连接于光比较器（5）的高速处理器（6）；激光收发装置（3）用于发射扫描待检测环境的待识别区域的激光，光学镜头（1）用于接收待检测环境的环境光和激光的反射光；波分复用器（2）用于将激光通过光学镜头（1）发出；光放大器（4）用于对反射光进行放大；光比较器（5）用于对反射光进行过滤；高速处理器（6）用于处理激光和反射光并且控制光学镜头（1）、波分复用器（2）、激光收发装置（3）、光放大器（4）和光比较器（5）。
2.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，激光收发装置（3）包括连接于光放大器（4）和波分复用器（2）的光信号收发电路（9）、以及分别连接于光信号收发电路（9）的可见光发生器（7）和测距光发生器（8），光信号收发电路（9）、可见光发生器（7）、测距光发生器（8）集成于一体；测距光发生器（8）用于发射对待识别区域进行测距的测距激光，可
3.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，波分复用器（2）包括复用端、解复用端、以及设于复用端和解复用端之间的环形器，复用端连接于激光收发装置（3），解复用端连接于光学镜头（1）。
4.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，还包括分别连接于高速处理器（6）的定时器和上位机控制器，定时器用于检测激光的发射时间和反射光的接收时间，上位机控制器用于输出高速处理器（6）的处理结果。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，步骤1包括：步骤11、设定一个标准反射光的光强，采用标准激光在不同光强的环境光进行反射测量，得到一个不同光强环境光的标准激光光强表并将标准激光光强表存储于高速处理器中；
7.根据权利要求5所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，步骤2包括：步骤21、发射最优光强的测距激光至待检测环境的待识别区域的任一检测点，接收测距激光在当前检测点的反射光；步骤22、分别测定测距激光的发射时间和反射光的接收时间，计算发射时间和接收时间的时间差，通过时间差计算出第一测量距离；测定测距激光和反射光的相位差，通过相位差计算出第二测量距离；步骤23、将第一测量距离和第二测量距离的平均值作为激光扫描识别装置与当前检测点的基准距离；重复步骤21~步骤23、计算待识别区域内每个检测点与激光扫描识别装置的基准距离。
8.根据权利要求7所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，在步骤2中，如果未接收到反射光或接收到的反射光的光强小于步骤1中标准反射光的光强的预设比例，判定激光扫描识别装置与当前检测点的距离为无限远的超量距离，同时判定当前检测点的颜色为黑色。
9.根据权利要求6所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，步骤3包括：步骤31、对不同波长的可见激光分别进行以下检测：采用不同波长的可见激光在同一距离下进行衰减检测，得到同一距离下不同波长的可见激光的衰减表；采用同一波长的可见激光在不同距离下进行衰减检测，得到不同距离下同一波长的可见激光的衰减表；将两个衰减表整合为一个光衰减补偿表；
10.根据权利要求6所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在于，步骤5中，如果发射可见光范围内所有可见激光至当前分区，当前分区仍有超过60%的反射光的光强小于标准光强，则将所有反射光的光强平均值作为反射光的新标准光强，采用新标准光强进行当前分区的重新检测。
...【技术特征摘要】
1.一种激光扫描识别装置，其特征在于，包括光学镜头（1），连接于光学镜头（1）的波分复用器（2），连接于波分复用器（2）的激光收发装置（3），连接于激光收发装置（3）的光放大器（4），连接于光放大器（4）的光比较器（5），连接于光比较器（5）的高速处理器（6）；激光收发装置（3）用于发射扫描待检测环境的待识别区域的激光，光学镜头（1）用于接收待检测环境的环境光和激光的反射光；波分复用器（2）用于将激光通过光学镜头（1）发出；光放大器（4）用于对反射光进行放大；光比较器（5）用于对反射光进行过滤；高速处理器（6）用于处理激光和反射光并且控制光学镜头（1）、波分复用器（2）、激光收发装置（3）、光放大器（4）和光比较器（5）。
2.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，激光收发装置（3）包括连接于光放大器（4）和波分复用器（2）的光信号收发电路（9）、以及分别连接于光信号收发电路（9）的可见光发生器（7）和测距光发生器（8），光信号收发电路（9）、可见光发生器（7）、测距光发生器（8）集成于一体；测距光发生器（8）用于发射对待识别区域进行测距的测距激光，可见光发生器（7）发射对待识别区域进行颜色检测的可见激光，光信号收发电路（9）用于将测距激光和可见激光传输至波分复用器（2）、以及用于将光学镜头（1）接收的环境光和反射光转换成电信号。
3.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，波分复用器（2）包括复用端、解复用端、以及设于复用端和解复用端之间的环形器，复用端连接于激光收发装置（3），解复用端连接于光学镜头（1）。
4.根据权利要求1所述的一种激光扫描识别装置，其特征在于，还包括分别连接于高速处理器（6）的定时器和上位机控制器，定时器用于检测激光的发射时间和反射光的接收时间，上位机控制器用于输出高速处理器（6）的处理结果。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种激光扫描识别装置的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊锐，阮琪璋，袁超，伍文杰，李杨，
申请(专利权)人：成都量芯集成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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0来自[荷兰] 2024年02月08日 17:27e