專利名稱：光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)、激光雷達(dá)和圖像處理技術(shù)，特別是一種光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
距離圖采用三維影像模式描述感興趣區(qū)域，數(shù)據(jù)立方中包含了目標(biāo)的幾何不變特性，可以避免二維圖像中的扭曲和混淆，廣泛應(yīng)用于工業(yè)模具設(shè)計(jì)、軍事目標(biāo)自動識別等領(lǐng)域。目前已知有若干技術(shù)途徑可以用于獲取距離圖像。其中，光子計(jì)數(shù)三維激光成像雷達(dá)采用具有單光子靈敏度、工作于蓋革模式下的雪崩二極管作為激光回波信號光子探測器，以光子飛行模式實(shí)現(xiàn)高時間分辨率測量。對目標(biāo)進(jìn)行多脈沖重復(fù)測量，再利用統(tǒng)計(jì)原理、光子計(jì)數(shù)技術(shù)得到目標(biāo)單一像素的距離信息，通過掃描整個視場，得到目標(biāo)的完整三維距離信息。光子計(jì)數(shù)三維激光成像雷達(dá)的測量精度是最為重要的參數(shù)。精度定義為測量結(jié)果與實(shí)際距離間的差異，是探測器響應(yīng)特性的隨工作時間、工作狀態(tài)和外部輸入條件等因素改變而產(chǎn)生測量漂移，也稱之為距離行走誤差，以光子飛行時間測量誤差或測量長度誤差單位表示。為了克服距離行走誤差，已有兩種技術(shù)途徑。(I)假定造成距離行走誤差的原因是GmAro輸出電流脈沖上升速率因激光脈沖回波光子數(shù)多寡存在差異，提出一種采用多級閾值比較電路的校正方法[G.Kirchner，F(xiàn). Koidl, et al，Proc. SPIE. 3218，106-112(1997).]。(2)認(rèn)為造成距離行走誤差是激光脈沖回波光子數(shù)差異造成的GmAPD探測概率變化，進(jìn)而提出了基于GmAro探測概率模型的查表式校正方法[Min Seok Oh,Hong Jin Kong, Tae HoonKim, Keun Ho Hong, Byung Wook Kim, Opt. Commun. 283,304-308(2010).]。以上兩種距離行走誤差校正方法，能夠在一定程度上校正誤差，但也存在著很多不足之處。多級閾值比較電路過于復(fù)雜，難以集成到單片式讀出電路中，因而應(yīng)用價值有限?；夭ü庾訑?shù)差異改變探測器探測概率，難以經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，且查表式校正方法局限于單一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不具有普遍性。在我們的研究中發(fā)現(xiàn)，造成距離行走誤差的因素是激光脈沖回波光子數(shù)差異導(dǎo)致的原電子產(chǎn)生平均時間和GmAPD電流上升速率的變化。有必要采取更完善的校正方法來進(jìn)行測量結(jié)果的校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)及方法，能夠消除距離行走誤差，避免了測量誤差對距離信息的干擾，提高成像質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)、單光子探測器、脈沖激光光源、時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊，光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)鏡鏡頭、透鏡、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡、準(zhǔn)直透鏡組、四分之一波片、第二半波片、分光棱鏡、第一半波片、濾波片、光纖稱合器組成，脈沖激光光源同時發(fā)出同步起始信號和脈沖周期激光，同步起始信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊，脈沖周期激光依次經(jīng)過第一半波片、分光棱鏡部分反射后在經(jīng)過第二半波片、四分之一波片、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡、準(zhǔn)直透鏡組、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡、透鏡和望遠(yuǎn)鏡鏡頭，出射到目標(biāo)，經(jīng)過目標(biāo)漫反射被望遠(yuǎn)鏡鏡頭接收，依次經(jīng)過透鏡、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡、準(zhǔn)直透鏡組、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡、四分之一波片、第二半波片，在分光棱鏡處部分透射，經(jīng)過濾波片，達(dá)光纖耦合器，形成回波信號，被單光子探測器所探測接收，經(jīng)過時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊產(chǎn)生截止信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊；脈沖激光光源發(fā)出周期脈沖激光，同時給予數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊同步起始信號，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，激光反射信號到達(dá)單光子探測器，激勵探測器形成響應(yīng)脈沖，被時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊接收，結(jié)合同步起始信號，即截止信號與同步起始信號的時間差，該時間差乘以光速，形成目標(biāo)距離信息；通過固定X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊實(shí)現(xiàn)單像素的先驗(yàn)標(biāo)定；通過對X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡的控制，控制出射激光到達(dá)目標(biāo)的不同位置，從而達(dá)到對整個視場，即目標(biāo)的整個平面進(jìn)行二維掃描，得到每個像素的距離信息及誤差信息，合成三維距離圖像，對該三維距離圖像在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊進(jìn)行實(shí)時校正。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(I)同時考慮GmAro上升電流和探測率的影響，更符合實(shí)際情況，更準(zhǔn)確，能夠消除距離行走誤差；(2)測量的同時進(jìn)行誤差校正，實(shí)時性好；(3)實(shí)施容易，無需額外增加硬件系統(tǒng)復(fù)雜性；(4)避免了測量誤差對距離信息的干擾，提聞成像質(zhì)量。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明采用的光子計(jì)數(shù)三維激光成像雷達(dá)的先驗(yàn)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果及數(shù)值擬合結(jié)果。圖3是本發(fā)明適用于光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的先驗(yàn)標(biāo)定距離行走誤差校正方法的實(shí)時校正方法流程示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施效果驗(yàn)證中所采用的目標(biāo)及實(shí)驗(yàn)場景實(shí)物圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施效果驗(yàn)證中光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)輸出的原始距離圖像。圖6是本發(fā)明實(shí)施效果驗(yàn)證中光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)輸出的原始距離圖像對應(yīng)的響應(yīng)率圖像。圖7是本發(fā)明實(shí)施效果驗(yàn)證中光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)輸出的原始距離圖像對應(yīng)的距離行走誤差補(bǔ)償圖像。圖8是本發(fā)明實(shí)施效果驗(yàn)證中光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)輸出的原始距離圖像對應(yīng)的實(shí)時校正圖像。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明適用于光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的先驗(yàn)標(biāo)定距離行走誤差校正方法適用裝置為光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)。首先通過多組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中改變出射激光的能量，從而得到不同的回波光子數(shù)，定義回波光子數(shù)與出射脈沖總數(shù)的比值為激光脈沖響應(yīng)率。每次實(shí)驗(yàn)可測得相應(yīng)脈沖響應(yīng)率下的距離行走誤差。然后采用數(shù)學(xué)擬合的方法，獲取距離行走誤差關(guān)于激光脈沖響應(yīng)率的函數(shù)，記為距離行走誤差函數(shù)。通過此次標(biāo)定，就能得到該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的距離行走誤差校正函數(shù)，即校正方法。實(shí)驗(yàn)測量中，得到含有距離行走誤差的原始三維距離圖像，同時可以得到三維距離圖像中每個像素點(diǎn)的激光脈沖響應(yīng)率，根據(jù)此脈沖響應(yīng)率，結(jié)合誤差行走函數(shù)，能夠得到該像素點(diǎn)的距離行走誤差，然后對其進(jìn)行補(bǔ)償校正，就能夠得到更接近真實(shí)目標(biāo)的三維距離圖像。結(jié)合圖1，光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正(實(shí)驗(yàn))系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)、單光子探測器、脈沖激光光源、時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊(市購產(chǎn)品，如PicoHarp300)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊,光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)鏡鏡頭1、透鏡2, Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡3、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡4、準(zhǔn)直透鏡組5、四分之一波片6、第二半波片7、分光棱鏡8、第一半波片9、濾波片10、光纖耦合器11組成，脈沖激光光源同時發(fā)出同步起始信號和脈沖周期激光，同步起始信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊，脈沖周期激光依次經(jīng)過第一半波片9、分光棱鏡8部分反射后再經(jīng)過第二半波片7、四分之一波片6、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡3、準(zhǔn)直透鏡組5、Χ軸掃描轉(zhuǎn)鏡4、透鏡2和望遠(yuǎn)鏡鏡頭1，出射到目標(biāo)，經(jīng)過目標(biāo)漫反射被望遠(yuǎn)鏡鏡頭I接收，依次經(jīng)過透鏡2、Χ軸掃描轉(zhuǎn)鏡4、準(zhǔn)直透鏡組5、Υ軸掃描轉(zhuǎn)鏡3、四分之一波片6、第二半波片7，在分光棱鏡8處部分透射，經(jīng)過濾波片10，達(dá)光纖耦合器11，形成回波信號，被單光子探測器所探測接收，經(jīng)過時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊產(chǎn)生截止信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊；脈沖激光光源發(fā)出周期脈沖激光，同時給予數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊同步起始信號，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，激光反射信號到達(dá)單光子探測器，激勵探測器形成響應(yīng)脈沖，被時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊接收，結(jié)合同步起始信號，即截止信號與同步起始信號的時間差，該時間差乘以光速，形成目標(biāo)距離信息；通過固定X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模 塊實(shí)現(xiàn)單像素的先驗(yàn)標(biāo)定；通過對X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡的控制，控制出射激光到達(dá)目標(biāo)的不同位置，從而達(dá)到對整個視場，即目標(biāo)的整個平面進(jìn)行二維掃描，得到每個像素的距離信息及誤差信息，合成三維距離圖像，對該三維距離圖像在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊進(jìn)行實(shí)時校正。上述單像素?cái)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊的先驗(yàn)標(biāo)定過程和實(shí)時校正過程同方法中步驟。結(jié)合圖3，本發(fā)明利用上述的光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校正方法，包括先驗(yàn)標(biāo)定和實(shí)時校正方法，其中先驗(yàn)標(biāo)定方法包括以下步驟(I)事先準(zhǔn)備高反射率平板一塊作為目標(biāo)，放置于光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的望遠(yuǎn)鏡鏡頭I正前方固定距離處；(2)使得光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的X軸掃描轉(zhuǎn)鏡4、Υ軸掃描轉(zhuǎn)鏡3處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)定脈沖激光光源輸出脈沖能量為最大，激光脈沖能量記為Etl ；(3)使得脈沖激光光源處于周期工作狀態(tài)，連續(xù)輸出激光脈沖，激光脈沖重復(fù)次數(shù)均設(shè)定為Nttrtal ;同時，采用時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊分別記錄每個激光脈沖中光子飛行時間，記為 ttQf(0，j)(l 彡 j 彡Ntrtal)；(4)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的激光脈沖響應(yīng)率為R(0) = Npusle (O)/Nttrtal，其中，表示Npusle (O)在測量持續(xù)時間內(nèi)，探測器響應(yīng)的脈沖總數(shù)；Ntotal表示在在測量持續(xù)時間內(nèi)，激光脈沖的總數(shù)；(5)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的光子飛行時間測量均值
權(quán)利要求
1.一種光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)，其特征在于包括光學(xué)系統(tǒng)、單光子探測器、脈沖激光光源、時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊，光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)鏡鏡頭(I)、透鏡(2)、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡(3)、Χ軸掃描轉(zhuǎn)鏡(4)、準(zhǔn)直透鏡組(5)、四分之一波片￠)、第二半波片(7)、分光棱鏡(8)、第一半波片(9)、濾波片(10)、光纖耦合器(11)組成，脈沖激光光源同時發(fā)出同步起始信號和脈沖周期激光，同步起始信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊，脈沖周期激光依次經(jīng)過第一半波片(9)、分光棱鏡(8)部分反射后在經(jīng)過第二半波片(7)、四分之一波片(6)、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡(3)、準(zhǔn)直透鏡組(5)、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡(4)、透鏡(2)和望遠(yuǎn)鏡鏡頭(I)，出射到目標(biāo)，經(jīng)過目標(biāo)漫反射被望遠(yuǎn)鏡鏡頭(I)接收，依次經(jīng)過透鏡(2)、X軸掃描轉(zhuǎn)鏡(4)、準(zhǔn)直透鏡組(5)、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡(3)、四分之一波片￠)、第二半波片(7)，在分光棱鏡(8)處部分透射，經(jīng)過濾波片(10)，達(dá)光纖耦合器(11)，形成回波信號，被單光子探測器所探測接收，經(jīng)過時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊產(chǎn)生截止信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊； 脈沖激光光源發(fā)出周期脈沖激光，同時給予數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊同步起始信號，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，激光反射信號到達(dá)單光子探測器，激勵探測器形成響應(yīng)脈沖，被時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊接收，結(jié)合同步起始信號，即截止信號與同步起始信號的時間差，該時間差乘以光速，形成目標(biāo)距離信息；通過固定X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊實(shí)現(xiàn)單像素的先驗(yàn)標(biāo)定；通過對X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡的控制，控制出射激光到達(dá)目標(biāo)的不同位置，從而達(dá)到對整個視場，即目標(biāo)的整個平面進(jìn)行二維掃描，得到每個像素的距離信息及誤差信息，合成三維距離圖像，對該三維距離圖像在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊進(jìn)行實(shí)時校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)，其特征 在于單像素?cái)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊的先驗(yàn)標(biāo)定過程為 (1)事先準(zhǔn)備高反射率平板一塊作為目標(biāo)，放置于光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的望遠(yuǎn)鏡鏡頭(I)正前方固定距離處； (2)使得光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的X軸掃描轉(zhuǎn)鏡(4)、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)定脈沖激光光源輸出脈沖能量為最大，激光脈沖能量記為Etl ； (3)使得脈沖激光光源處于周期工作狀態(tài)，連續(xù)輸出激光脈沖，激光脈沖重復(fù)次數(shù)均設(shè)定為Ntotal ;同時，采用時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊分別記錄每個激光脈沖中光子飛行時間，記為 ttof (0，j) (I ^ j ^ Ntotal)； (4)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的激光脈沖響應(yīng)率為R(0)=Npusle(O)/Nttrtal，其中，表示Npusle (O)在測量持續(xù)時間內(nèi)，探測器響應(yīng)的脈沖總數(shù)；Ntotal表示在在測量持續(xù)時間內(nèi)，激光脈沖的總數(shù)； (5)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的光子飛行時間測量均值
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)，其特征在于三維圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制模塊的實(shí)時校正過程為 1)通過對X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡的控制，控制出射激光到達(dá)目標(biāo)的不同位置，達(dá)到對目標(biāo)不同像素點(diǎn)的探測，統(tǒng)計(jì)像素位置為(i，j)的光子飛行時間測量值，根據(jù)脈沖個數(shù)，得到該位置對應(yīng)的光子飛行時間測量均值; 2)統(tǒng)計(jì)像素位置為(i，j)的光子脈沖響應(yīng)率，得到該位置對應(yīng)的激光脈沖響應(yīng)率R(i，j)，即 RU，j) = Npulse (i, j)/Ntotal (i，j) 其中，Npulse(i，j)表示在像素位置(i，j)處的探測器輸出脈沖總數(shù)；Nt()tal(i，j)表示在像素位置(i，j)處的激光脈沖總數(shù)； 3)計(jì)算像素位置為(i，j)的距離行走誤差，得到距離補(bǔ)償圖像即te OT(i，j) = f (R(i, j))； 4)補(bǔ)償像素位置為(i，j)的光子飛行時間測量均值并得到校正后的光子飛行時間測量值，即 Korect (D) = ^me (β，I) + Kmr I) 5)統(tǒng)計(jì)每個像素點(diǎn)校正后的光子飛行時間測量值，合成目標(biāo)的三維距離信息圖及形狀特征。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校正方法，其特征在于包括先驗(yàn)標(biāo)定和實(shí)時校正方法，其中先驗(yàn)標(biāo)定方法包括以下步驟 (1)事先準(zhǔn)備高反射率平板一塊作為目標(biāo)，放置于光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的望遠(yuǎn)鏡鏡頭(I)正前方固定距離處； (2)使得光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的X軸掃描轉(zhuǎn)鏡(4)、Υ軸掃描轉(zhuǎn)鏡(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)定脈沖激光光源輸出脈沖能量為最大，激光脈沖能量記為Etl ； (3)使得脈沖激光光源處于周期工作狀態(tài)，連續(xù)輸出激光脈沖，激光脈沖重復(fù)次數(shù)均設(shè)定為Ntotal ;同時，采用時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)模塊分別記錄每個激光脈沖中光子飛行時間，記為 ttof (O，j) (I ^ j ^ Ntotal)； (4)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的激光脈沖響應(yīng)率為R(0)=Npusle(O)/Nttrtal，其中，表示Npusle (O)在測量持續(xù)時間內(nèi)，探測器響應(yīng)的脈沖總數(shù)；Ntotal表示在在測量持續(xù)時間內(nèi)，激光脈沖的總數(shù)； (5)計(jì)算激光脈沖能量Etl對應(yīng)的光子飛行時間測量均值(6)計(jì)算距離行走誤差I(lǐng)mw(O)= ^(O)-Q，其中，ttof為恒定不變量，是光子在光子計(jì)數(shù)三維激光成像雷達(dá)與目標(biāo)間光子的飛行時間； (7)逐次減小脈沖激光光源的激光脈沖輸出能量，重復(fù)步驟(2)至￠)，得到不同激光脈沖響應(yīng)率對應(yīng)的距離行走誤差，記為terror(R⑴)=f(R(i))，0彡i < η ;(8)采用數(shù)值擬合方式，得到距離行走誤差函數(shù)，記為(R) =f(R)； 其中實(shí)時校正方法包括以下步驟 1)通過對X、Y軸掃描轉(zhuǎn)鏡的控制，控制出射激光到達(dá)目標(biāo)的不同位置，達(dá)到對目標(biāo)不同像素點(diǎn)的探測，統(tǒng)計(jì)像素位置為(i，j)的光子飛行時間測量值，得到該位置對應(yīng)的光子飛行時間測量均植； 2)統(tǒng)計(jì)像素位置為(i，j)的光子脈沖響應(yīng)率，得到該位置對應(yīng)的激光脈沖響應(yīng)率R(i，j)，即 RU，j) = Npulse (i, j)/Ntotal (i，j) 其中，Npulse(i，j)表示在像素位置(i，j)處的探測器輸出脈沖總數(shù)；Nt()tal(i，j)表示在像素位置(i，j)處的激光脈沖總數(shù)； 3)計(jì)算像素位置為(i，j)的距離行走誤差，得到距離補(bǔ)償圖像即te OT(i，j) = f (R(i, j))； 4)補(bǔ)償像素位置為(i，j)的光子飛行時間測量均值并得到校正后的光子飛行時間測量值，即 ^cored /) — ^me (β, j) + ^error (β，j) 5)統(tǒng)計(jì)每個像素點(diǎn)校正后的光子飛行時間測量值，合成目標(biāo)的三維距離信息圖及形狀特征的三維距離圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正方法，其特征在于先驗(yàn)標(biāo)定的步驟(7)中，逐次減小脈沖激光光源的激光脈沖輸出能量值為O.1Etl至O.15E。之間固定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)距離行走誤差校正系統(tǒng)及方法，首先對光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的距離行走誤差進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)定，得到不同激光脈沖響應(yīng)率下的距離行走誤差；然后采用數(shù)學(xué)擬合的方法，獲取距離行走誤差關(guān)于激光脈沖響應(yīng)率的函數(shù)，記為距離行走誤差函數(shù)；最后，在光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)的工作過程中，統(tǒng)計(jì)原始三維距離圖像的激光脈沖響應(yīng)率分布，采用距離行走誤差函數(shù)對距離行走誤差進(jìn)行預(yù)測，對原始三維距離圖像應(yīng)用補(bǔ)償進(jìn)行校正，得到校正后的三維距離圖像。本發(fā)明能夠消除距離行走誤差。
文檔編號G01S7/497GK103064076SQ20121057466
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者何偉基, 陳錢, 顧國華, 司馬博羽, 陳云飛, 張聞文, 錢惟賢, 隋修寶, 于雪蓮, 路東明 申請人:南京理工大學(xué)