[发明专利]三维偏振成像激光雷达遥感器

权利要求书

1.一种三维偏振成像激光雷达遥感器，包括三维偏振信息成像的激光雷达光机结构装置、偏振光产生装置、偏振光和测距脉冲发射装置、目标散射的偏振光和测距脉冲接收和数据记录装置、目标三维面形数据的产生装置和方法、目标散射的偏振图像数据与三维面形数据集成与处理方法。其特征在于，所述三维偏振信息成像的激光雷达光机结构装置是由激光测距仪和偏振信息产生、发射与探测装置组成一体的同一套光机系统，所述偏振光产生与发射装置包括激光器、偏振光束分离器、倍频晶体、光学部分反射镜、滤光片、转动波片、转折棱镜、准直透镜、扩束透镜系统、扫描反射镜及其光机结构、光学码盘和驱动电机，所述目标散射的偏振光接收和数据记录装置包括扫描反射镜、卡塞格仑望远镜、偏振片、转动波片、测距回波接收装置、分色片、电荷耦合器件(CCD)、计算机，所述目标三维面形数据的产生装置和方法包括激光测距装置及其数据产生、GPS装置及其定位数据产生、遥感器姿态测量装置及其数据产生，所述目标散射的偏振图像数据与三维面形数据集成与处理方法包括激光测距数据与GPS定位数据和姿态数据的集成及其目标面形的解算方法、三维面形数据与偏振成像数据的融合处理方法。本发明能够准实时获取被探测目标散射的偏振信息的三维图像。

2.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的一种三维偏振信息成像的激光雷达光机结构装置包括激光器、激光控制器、激光发射脉冲分配器、激光器冷却系统、同步信号发生器、光学码盘、驱动电机、扫描反射镜及其光机结构、光学部分反射经、滤光片、采样接收器、分色片、测距回波接收装置。光学码盘、扫描电机和扫描反射镜共用一个轴承，激光器与激光控制器和冷却系统连接在一起，激光发射脉冲分配器、激光控制器、同步器发生器与光学码盘相连。

3.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的偏振光产生装置包括偏振光束分离器、倍频晶体、光学反射镜、滤光片、转动波片。偏振光束分离器、倍频晶、光学部分反射镜、滤光片体放在激光器的出射光束的光路上，光学反射镜用于另一偏振光束的光路，转动波片可以是激光器波长的四分之一波片，也可以是二分之一波片，波片放在激光器反射光束的光路上，转动波片的精度为千分之一角度。

4.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的偏振光和测距脉冲发射装置包括转折棱镜、准直透镜、扩束透镜系统、扫描反射镜及其光机结构、测距回波接收装置、光学码盘和驱动电机。转折棱镜中心放在激光器反射光束的光路和卡塞格伦望远镜与扫描望远镜的光轴交点处，准直透镜、扩束透镜系统放在转折棱镜与扫描反射镜之间，准直与扩束系统的轴线与卡塞格伦望远镜与扫描镜轴线相同，光电探测器作为采样接收器，放在激光器的倍频光束光路中的滤光器后面。

5.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的目标散射的偏振光探测器、测距脉冲接收器和数据记录装置包括扫描反射镜、卡塞格仑望远镜、偏振片、转动波片、测距回波接收装置、分色片、电荷耦合器件(CCD)、计算机。扫描反射镜与卡塞格伦望远镜共用一个镜筒，分色片放在卡塞格伦望远镜的主镜与次镜之间，光电探测器放在分色镜片的交点上，CCD放在卡塞格伦望远镜的焦面上，转动波片偏振片放在卡塞格伦望远镜主镜外面与CCD之间，转动波片置于光路中偏振片的前面。

6.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的目标三维面形数据的产生装置和方法包括激光测距仪的电子学装置及其距离数据产生、GPS装置及其遥感器位置数据产生、遥感器姿态测量装置及其姿态(俯仰、测滚、偏航)数据产生，激光测距仪的电子学装置、GPS接收机以及姿态测量装置都和同步发生器的信号相连，同一时刻采集和记录数据。

7.按照权利要求1所述的一种三维偏振成像激光雷达遥感器，其特征在于所述的目标散射的偏振图像数据与三维面形数据集成与处理方法包括激光测距数据、GPS定位数据和姿态数据的集成及其目标面形的解算方法、三维面形数据与偏振成像数据的融合处理方法。采用数据格式器将激光测距数据、GPS数据和姿态测量数据按照一定的格式和顺序记录，并按照同步控制信号的时序脉冲给出扫描反射镜的偏转角和转动波片的偏转角，目标三维面形的解算采用矢量相加求端点轨迹的方法，将同一同步信号时刻的三维面形与偏振图像数据进行叠合和特征处理而完成三维面形数据与偏振成像数据的融合处理方法。