[发明专利]一种基于FPGA-TDC的三维激光成像系统

摘要

本发明提出一种基于FPGA‑TDC的三维激光成像系统。激光束经分光片分为参考光束和发射光束。参考光束经单点APD参考传感器产生参考信号。发射光束经光学镜头收集，在焦平面APD面阵传感器上成像，产生n路回波信号。参考信号和回波信号经FPGA内实现的各TDC测量模块测量，产生TDC数据。TDC数据、粗计时数据和标识一同被数据同步模块控制写入到异步FIFO中，通过通信模块将数据读出发送到上位机，由上位机利用飞行时间算法及相关矫正算法，获得目标物的深度图像。本发明适用于大面阵三维激光成像系统的低成本、快速开发，能够更快的获得高精度、高帧频的目标物深度图像。

主权项

1.一种基于FPGA‑TDC的三维激光成像系统，其特征在于：上位机通过发送控制指令，由所述激光发射控制模块控制所述激光脉冲发射器的发射或停止；所述激光脉冲发射器发射的激光束经所述柱面镜整形后，通过1:9分光片分为参考光束和发射光束；所述参考光束被所述单点APD参考传感器收集，产生参考信号，供所述FPGA内TDC测量模块进行测量，从而获得参考TDC数据；所述发射光束，经目标表面漫反射，经系统光学镜头收集，在焦平面上APD面阵传感器上成像，产生n路回波信号，经所述TDC测量模块测量，产生回波TDC数据；需要说明，每路待测信号都有一套独立的TDC测量模块，互不相同；所述参考TDC数据和所述回波TDC数据，由所述数据采集同步模块控制将有效TDC数据、粗计时数据和标识(参考标识或者位置标识)共同存入异步FIFO；所述TDC数据采集模块通过AXI总线实时检测FIFO状态，循环读出每个FIFO的数据并通过所述上位机通讯模块发送至上位机；所述上位机处理终端，获得参考和回波数据后，利用飞行时间算法及相应矫正算法，获得目标物的深度图像。