三维成像激光雷达系统

摘要

本发明公开了一种基于高速电光调制技术的三维成像激光雷达系统。该系统包括主控电路模块、激光照明模块、激光发射光学系统、激光接收光学系统、高速电光调制模块，EMCCD成像模块和上位机。在主控电路模块的控制下，高速电光调制模块对激光接收光学系统探测到的回波信号进行调制，其中一路被调制为光强随时间单调递增的光信号，另一路被调制为光强随时间单调递减的光信号。这两路被调制后的光信号分别由两路具有光子探测能力的EMCCD相机同时采集后传输至上位机。上位机对这两幅图像进行处理，重构出目标场景的三维图像。该系统具有成像速度快，分辨率高等优点，尤其适用于高动态目标的三维探测成像。

主权项

一种基于电光晶体调制的三维成像激光雷达系统，其特征是：该激光雷达系统包括主控电路模块(100)、激光照明模块(200)、激光发射光学系统(300)、激光接收光学系统(400)、高速电光调制模块(500)、EMCCD成像模块(600)和上位机(700)；其中，所述的主控电路模块(100)包括激光器外部触发信号发生器(110)、高速电光调制信号发生器(120)和EMCCD相机外部触发信号发生器(130)；所述的激光照明模块(200)包括激光器电源(210)和固体激光器(220)；该固体激光器产生的激光脉冲信号经由激光发射光学系统(300)发射，之后被目标散射后形成激光回波信号，该激光回波信号由激光接收光学系统(400)接收；所述的高速电光调制模块(500)包括第一线偏振片(510)、第一电光晶体(520)和偏振分光棱镜(530)，接收的所述激光回波信号经所述第一线偏振片(510)后被所述第一电光晶体(520)调制为偏振方向相互垂直且具有相位差的两束偏振分量，所述偏振分光棱镜(530)将调制后的所述激光回波信号分为两路，这两路信号同时被EMCCD成像模块(600)接收；所述的EMCCD成像模块(600)包括第一通道成像模块(610)和第二通道成像模块(620)，用于分别接收所述两路信号并采集成像；所述第一通道成像模块(610)包括第二线偏振片(611)、第二电光晶体(612)、成像透镜(613)和第一EMCCD相机(614)，第二通道成像模块包括成像透镜(621)和第二EMCCD相机(622)；所述第一通道成像模块(610)和第二通道成像模块(620)分别采集到的两幅图像被传输至上位机(700)，上位机对这两幅图像进行处理，根据两幅图像对应像素的灰度比值获得调制信号的时间信息，进而反演出目标的距离信息，由此重构出目标场景的三维图像。