[发明专利]一种非扫描激光成像系统及方法

说明书

本发明公开一种非扫描激光成像系统，包括：时序控制器、脉冲激光器、分光器、发射光学系统、单点探测器、单路放大器、接收光学系统、面阵探测器、可控放大器、延时器、选通器、加法器、处理器和显示器。其中，可控放大器用于实现对输入信号的向后选通放大，延时器用于实现对输入信号的延时，选通器用于实现对输入信号的向前选通，可控放大器、延时器和选通器共同合作实现了对输入信号的选通延时。此外，还公开一种非扫描激光成像方法。本发明利用选通延时机制将并行的脉冲电信号转变为不含干扰的串行脉冲电信号，提高了激光成像系统的并行信号处理能力，实现了大像素数量的非扫描激光成像。

技术领域

本发明涉及一种非扫描激光成像系统及方法，具体而言，本发明涉及一种基于选通延时机制的非扫描激光成像系统及方法，属于光电成像技术领域。

背景技术

激光成像雷达是一种利用激光回波探测目标位置和形状的电子设备，具有极高的空域和时域分辨能力，其既能采集目标的强度图像又能采集目标的距离图像，已经被广泛的应用于目标探测、跟踪和识别等技术领域。激光成像雷达一般可以分为扫描成像体制和非扫描成像体制，扫描成像体制具有成像精度高、测量范围远和成像像素数量多等优点，但存在成像帧频低、机构复杂和高速运动下成像畸变大等缺点；非扫描成像体制可以避免以上这些缺点正逐步成为主流成像体制，但却存在成像像素数量少的问题。

非扫描激光成像雷达一般采用面光源照明，激光回波信号由一个置于接收光学系统像平面上的二维面阵探测器接收，首先探测器将光信号转换成电信号，然后放大器将电信号放大后，送至后端处理电路进行处理，最终得到目标的强度图像和距离图像。在非扫描激光成像雷达的面阵探测器上，每一个像素点都需要有一个放大器和处理电路与之相对应。因此，在非扫描激光成像雷达中，为了获得大像素成像能力，就需要获得拥有大像素数量的面阵探测器、配套放大器和处理电路。随着半导体器件工艺水平的不断发展，获得拥有大像素数量的面阵探测器和配套放大器逐步成为可能，但是要获得拥有如此大规模并行信号处理能力的处理电路是不现实的。因此，如何获得大规模并行信号处理能力成为激光成像雷达研究领域的研究热点。

为了获得大规模并行信号处理能力，一种行之有效的解决方法就是通过延时机制将并行信号转变为串行信号进行处理。在中国发明专利CN106154286B中，利用不同长度的电缆将并行的脉冲电信号分别延时不同的时间长度，并利用加法电路将延时后的并行电信号变为串行电信号进行处理，提高了激光成像雷达的并行信号处理能力。然而，上述发明专利生成的串行脉冲电信号含有丰富的干扰信号。

发明内容

本发明的目的是解决非扫描激光成像雷达无法获得大规模并行信号处理能力的问题，针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种创新的基于选通延时机制的非扫描激光成像系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一方面，本发明提供一种非扫描激光成像系统，包括：时序控制器、脉冲激光器、分光器、发射光学系统、单点探测器、单路放大器、接收光学系统、面阵探测器、处理器和显示器，

其特征在于：

所述非扫描激光成像系统还包括：可控放大器、延时器、选通器和加法器；

所述时序控制器包含一个输入端口和多个输出端口，唯一的输入端口与所述单路放大器相连，一个输出端口与所述脉冲激光器相连，另一个输出端口与所述处理器相连，一组输出端口与所述可控放大器相连，另一组输出端口与所述选通器相连；

其中所述面阵探测器、所述可控放大器、所述延时器、所述选通器、所述加法器与所述处理器按照端口一对一连接的方式依次连接；所述可控放大器用于实现对信号的向后选通放大，所述选通器用于实现对信号的向前选通，所述可控放大器和所述选通器两者合作共同实现对信号的选通，所述延时器用于实现对信号的延时，所述可控放大器、所述延时器和所述选通器三者合作共同实现对信号的选通延时，所述加法器用于将选通延时后的并行信号变为互不干扰的串行信号。