[发明专利]一种成像装置及成像方法

说明书

本发明公开了一种成像装置及成像方法，该成像装置包括沿光路依次设置的脉冲光源、定向扫描机构、光调制单元、投射单元、光接收单元、中央处理器、显示单元，以及与所述定向扫描机构、光调制单元和中央处理器连接的控制单元。通过控制单元控制定向扫描机构和光调制单元协同工作，实现光束在光调制单元上的扫描，如此可以将全部光束能量集中作用于局部区域，大大提高了输出能量，增大了有用光束可传播的距离，提高了成像距离，且多个接收信号整合作为一次观测的接收信号，降低随机噪声，提高信噪比，此外，只需要一套或少数套扫描机构即可实现视场扩展，装置加工装配难度低，稳定性高。

技术领域

本发明涉及目标检测识别与成像领域，具体涉及一种成像装置及成像方法。

背景技术

基于飞行时间(Time of flight，TOF)的激光成像雷达具备超视距三维探测能力，是未来智能驾驶、遥感测绘、智能监控、场景重现等应用不可或缺的探测手段。

目前常用的激光成像雷达采用“点对点”的直接信息获取模式。通过多组“发射-接收”单元结合机械扫描或者光束偏转装置实现多线成像。这种成像方式一方面成像距离有限，远距离成像分辨率极低；另一方面，系统对精密光学机加工和对准精度要求高，导致系统成本难以降低。

关联成像(correlated imaging)，也称鬼成像(ghost imaging)，是一种基于光场涨落的量子或者经典关联特性，通过参考光场与目标探测光场之间的强度关联运算，可以非定域地获取目标高分辨率图像信息的新型成像技术。基于关联成像技术研制的装置只有一组“发射-接收”单元，大幅度的提高了系统运行效率和稳定性。除此之外，结合压缩感知信号处理技术可以有效提高信号采样率效率，降低信号处理时间和计算成本。特别适用于远距离高分辨成像应用。然而现有的关联成像技术依然存在以下问题：一是空间光调制器件入射光能量有较高的损耗，不利于远距离探测；二是所需参考光场为满足稀疏性等特殊需求，使用“1”占比数量较少的“0-1”二值化矩阵，光能量利用率极低，大幅度缩减探测距离。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种有效提高输出能量，增大有用光束可传播的距离，提高成像距离的成像装置及成像方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种成像装置，包括沿光路依次设置的脉冲光源、定向扫描机构、光调制单元、投射单元、光接收单元、中央处理器、显示单元，以及与所述定向扫描机构、光调制单元和中央处理器连接的控制单元，所述脉冲光源产生的脉冲光束依次经过所述定向扫描机构、光调制单元和投射单元后投射到检测目标上，所述检测目标的反射光通过所述光接收单元接收并传递给所述中央处理器，所述中央处理器同步接收所述控制单元和光接收单元的数据并进行关联运算并得到成像结果，所述光调制单元中的调制分区划分为多个调制分区，所述定向扫描机构改变光束方向，使得每一个脉冲每次照射所述光调制单元的其中一个调制分区。

进一步的，所述光调制单元为空间光调制器，所述调制分区的形状为矩形或菱形或不规则多边形。

进一步的，所述脉冲光源为脉冲激光器，还包括设于所述脉冲激光器后方的光束整形单元，所述光束整形单元将脉冲激光器发出的光束的光斑整形为与所述调制分区相同或相近的形状。

进一步的，所述光束整形单元为光学透镜组或衍射光学元件或光阑。

进一步的，所述定向扫描机构为扫描振镜，包括沿垂向设置的X振镜和Y振镜。

进一步的，所述定向扫描机构为旋转棱镜或可移动光楔或光栅或光束偏转器件。

本发明还提供一种成像装置的成像方法，包括以下步骤：

S1:所述脉冲光源产生脉冲光束并经过定向扫描机构实现定向偏转，使得每一个脉冲光束照射光调制单元的其中一个调制分区进行调制；