一種激光雷達采集、測距設備及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于激光雷達領域，尤其涉及一種激光雷達采集、測距設備及其工作方法。
【背景技術】
[0002]激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式，以其能精確的測量目標位置的距離和方位信息，越來越多的應用于國防工業及智能生活的方方面面。
[0003]目前，利用激光雷達探測時，通常利用機械旋轉構件實現，也就是將激光器放置在一個可以勻速轉動的旋轉平臺，同時控制激光器發射激光束掃描探測前方物體，并記錄對應方位信息，通過圖像傳感單元接收被探測物體反射的激光束，并確定反射的激光束在傳感器感光片上的成像位置，并通過三角測距原理得到被測物體的距離。
[0004]就目前的這種激光探測方法在實際應用中存在很多問題，由于使用機械旋轉構件，并且由于是通過勻速旋轉來進行探測，會造成掃描頻率低以及角度分辨率差的問題。
【發明內容】
[0005]本發明實施例提供一種激光雷達采集、測距設備，旨在解決現有激光雷達掃描頻率低、角度分辨率差的問題。
[0006]本發明實施例是這樣實現的，一種激光雷達采集設備，包括:
[0007]用于輸出準直激光的激光輸出裝置；
[0008]設置于所述激光輸出裝置的激光光路上，用于將所述準直激光散射成360°環形激光的激光散射裝置;以及
[0009]設置于所述激光輸出裝置的周圍，可360°接收被測物反射的激光信號的圖像傳感
目.ο
[0010]本發明實施例還提供了一種激光雷達掃描測距設備，包括:
[0011]用于輸出準直激光的激光輸出裝置；
[0012]設置于所述激光輸出裝置的激光光路上，用于將所述準直激光散射成360°環形激光的激光散射裝置；
[0013]設置于所述激光輸出裝置的周圍，可360°接收被測物反射的激光信號的圖像傳感裝置，以及
[0014]與所述圖像傳感裝置連接，用于接收多個圖像傳感裝置傳送的圖像數據，并對所述圖像數據進行拼接處理和測距計算的信息處理單元。
[0015]本發明實施例還提供了一種激光雷達信號采集方法，包括如下步驟:
[0016]激光輸出裝置輸出準直激光；
[0017]激光發散裝置接收所述準直激光，并將所述激光散射成360°環形激光，探測周圍物體；
[0018]所述圖像傳感單元分別采集不同方向的被測物體反射的激光信號，生成圖像數據，所述圖像數據包括所述激光信號在所述圖像傳感單元的感光片上的成像位置以及對應的方位信息。
[0019]本發明實施例還提供了一種激光雷達掃描測距方法，包括如下步驟:
[0020]激光輸出裝置輸出準直激光；
[0021 ]激光發散裝置接收所述準直激光，并將所述激光散射成360°環形激光，探測周圍物體；
[0022]所述圖像傳感單元分別采集不同方向的被測物體反射的激光信號，生成圖像數據，所述圖像數據包括所述激光信號在所述圖像傳感單元的感光片上的成像位置以及對應的方位信息；
[0023]信息處理單元根據所述圖像數據通過三角測距原理計算對應探測方位上被探測物體的距離；
[0024]所述信息處理單元通過圖像處理算法將所述圖像數據進行拼接，生成多角度環境距離探測信息；
[0025]根據所述被探測物體的距離以及所述多角度環境距離探測信息生成激光雷達掃描信息圖。
[0026]本發明實施例提供了一種激光雷達采集、測距設備，用于輸出準直激光的激光輸出裝置;設置于所述激光輸出裝置的激光光路上，用于將所述準直激光散射成360°環形激光的激光散射裝置；以及設置于所述激光輸出裝置的周圍，可360°接收被測物反射的激光信號的圖像傳感裝置，實現了 360°全角度信號采集，提高了角度分辨率和掃描頻率。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例提供的激光雷達采集設備的結構示意圖；
[0028]圖2是本發明實施例提供的激光雷達采集設備的整體結構圖；
[0029]圖3是本發明實施例提供的激光雷達采集設備中的圖像傳感裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0031]本發明實施例提供了一種激光雷達采集、測距設備，用于輸出準直激光的激光輸出裝置;設置于所述激光輸出裝置的激光光路上，用于將所述準直激光散射成360°環形激光的激光散射裝置；以及設置于所述激光輸出裝置的周圍，可360°接收被測物反射的激光信號的圖像傳感裝置，實現了 360°全角度信號采集，提高了角度分辨率和掃描頻率。
[0032]如圖1圖2所示，在本發明實施例中，一種激光雷達采集設備，包括:用于輸出準直激光的激光輸出裝置10;設置于所述激光輸出裝置10的激光光路上，用于將所述準直激光散射成360°環形激光的激光散射裝置20;以及設置于所述激光輸出裝置10的周圍，可360°接收被測物反射的激光信號的圖像傳感裝置30，實現了 360°全角度信號采集，提高了角度分辨率和掃描頻率。
[0033]在本發明實施例中，多個所述圖像傳感裝置30以所述激光光路所在直線為中心軸F，等距分列于所述激光輸出裝置10的周圍，將多個圖像傳感裝置30呈圓周等距分布，每個這種排列方式可以最大程度的將每個圖像傳感裝置的可視角度重疊在一起，以實現360°全角度的接收被測物反射的激光信號，不僅使圖像傳感裝置30占較小的使用空間，也可以使每個圖像傳感裝置30均勻的接收不同方向的被測物體反射的激光信號，有效避免了由于各個圖像傳感裝置30在圓周排列時，間距不一致，而導致的可視角度產生缺失，使得有些角度的激光信號沒有接收到，從而無法將接收到的激光信號進行360°的拼接測距的問題。
[0034]在本發明實施例中，所述圖像傳感裝置30具有感光片向所述中心軸傾斜設置，所述感光片所在平面與所述中心軸之間的夾角小于等于45°所述感光片所在平面與所述中心軸之間的夾角可以根據鏡頭與測量距離的變化而變化。將所述圖像傳感裝置10的感光片與所述中軸線F呈一定角度傾斜放置，可以增大測距過程中可利用的圖像像素，保證了探測物反射的激光信號接收的完整度。
[0035]作為本發明的一個實施例，所述圖像傳感裝置30還包括窄帶濾光片，所述窄帶濾光片在所述感光片的前方，在接收探測物反射回來的激光信號時，可以有效的濾除其余波段的光線，之后在所述感光片上成像，有效的濾除了其他波段光線的干擾，保證了探測物反射的激光信號接收的完整度以及真實度。
[0036]作為本發明的一個優選實施例，所述感光片與所述中心軸之間的夾角為11°，當鏡頭和激光器間隔60mm，測距范圍為150mm到6mm，此時鏡頭的視角變化22°，感光片與所述中心軸F之間的夾角為11°可以最大限度的接收探測物反射回來的激光信號，保證了探測物反射的激光信號接收的完整度。
[0037]在本發明實施例中，如圖1圖2所示，所述設備包括與所述圖像傳感裝置30連接的信息處理單元40，所述信息處理單元40用于接收多個圖像傳感裝置30傳送的圖像數據，并對所述圖像數據進行拼接處理和測距計算，使得每個圖像傳感裝置30接收到的激光信號在所述傳感器感光片上的成像位置以及方位信息可以通過信息處理單元40，拼接在一起，并計算出被測物體的距離，使得每個圖像傳感裝置30生成的圖像數據完美契合，得到完整的360°的環境測距信息。
[0038]在本發明實施例中，所述激光輸出裝置10為連續式激光器或者脈沖式激光器，無論是使用連續式的激光器還是使用脈沖式的激光器，都可以實現將激光器發出的準直激光通過激光散射裝置20，散射成360°的環形激光，并探測周圍物體，所述激光器的種類不限定，可以為650nm、780nm、850nm、940nm 等。
[0039]在本發明實施例中，所述激光散射裝置20為錐角鏡，所述錐角鏡為頂角成90°的圓錐體度膜鏡片，所述錐角鏡的頂角設置于所述激光光路的中心軸F。通過將激光散射裝置20設置在所述激光輸出裝置10的中軸線F上，可以使得激光散射裝置20最大程度的接收到激光輸出裝置10輸出