[发明专利]一种超分辨3D激光测量系统及方法

权利要求书

1.一种超分辨3D激光测量系统，其特征在于：包括空间相位调制相机、用于发射激光的激光器以及用于获得被测目标平面二维坐标的经纬仪；

所述空间相位调制相机包括面阵探测器、分光镜、单物镜、第一接收器、第二接收器；

所述激光器向被测目标发射激光，由空间相位调制相机通过第一接收器、第二接收器分别接收由被测目标反射出的光线，再经过分光镜折射通过单物镜将光线传送到面阵探测器。

2.根据权利要求1所述的一种超分辨3D激光测量系统，其特征在于：所述第二接收器像面位置上设置有正弦或余弦周期性的相位调制片。

3.根据权利要求1或2所述的一种超分辨3D激光测量系统，其特征在于：所述激光器为一字线激光器。

4.基于权利要求1所述的超分辨3D激光测量系统的超分辨3D激光测量方法，其特征在于：

包括以下步骤：

1】激光器发射激光并采用线阵扫描的方法对被测物体进行照明；设定物点的光亮度为L；

2】空间相位调制相机的面阵探测器通过单物镜接收被测物体反射出的光线所成的像，获得被测物体的像素空间坐标(N,M)及第一接收器、第二接收器所接收到的被测物体的光强度信息；

3】空间相位调制相机对被测物体的光强度信息进行比较，通过公式(1)～(3)，得到相位调制度sin(ωy)；

E_M(X,Y,Z)=π×L(X,Y,Z)×sin(ωy)×d²/4f²     （1）

E_T(X,Y,Z)=π×L(X,Y,Z)×d²/4f²     （2）

y=arcsin(E_M/E_T)/ω     (3）

4】获得被测物体三维坐标信息；

4.1]通过相位调制度获取亚像元级的空间分辨率；

4.2]通过构线方程及被测物体的像点空间坐标(N,M)可获得目标点的距离(Z),平面坐标(Y)；

4.3]通过经纬仪获取物点平面坐标(X)；

5】通过控制经纬仪旋转扫描三维空间，可获得设备周围三维空间的三维坐标信息。