一种基于光谱时空双编码的非视域成像系统与方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116009017A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211624120.XG02B27/44(2006.01)(22)申请日2022.12.15(71)申请人浙江大学杭州国际科创中心地址310000浙江省杭州市萧山区市心北路99号5楼(72)发明人徐月暑匡翠方曹雯陶思玮柏凌田宗翰刘旭(74)专利代理机构杭州五洲普华专利代理事务所(特殊普通合伙)33260专利代理师姚宇吉(51)Int.Cl.G01S17/89(2020.01)G01S17/894(2020.01)G01S7/481(2006.01)G02B27/42(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图1页(54)发明名称一种基于光谱时空双编码的非视域成像系统与方法(57)摘要本发明涉及光电探测技术领域，公开了一种基于光谱时空双编码的非视域成像系统与方法，宽谱脉冲激光器发射激光经过处理输出离散脉冲序列；将离散脉冲序列经过处理得到反射方向的线偏光，将反射方向的线偏光进行色散输出多个光束，多个光束在中继墙表面发生漫反射照射在被遮挡的隐藏物体表面，后又通过反射回到中继墙表面，在中继墙表面再次漫反射后的非视域三次回波光束经过空间色散元件被探测器进行采集；再由处理单元计算得到所需成像信息；本发明引入光谱时空双编码，利用时间编码和空间编码将照射点的空间位置信息与光子飞行时间信息同时编码在非视域三次回波的时间域中，实现非视域成像；具有快速无扫描、集成度高、重构精度高的优势。CN116009017ACN116009017A权利要求书1/3页1.一种基于光谱时空双编码的非视域成像系统，其特征在于，包括：宽谱脉冲激光器、光放大器、激光偏振分束器、空间色散元件、中继墙、探测器、处理单元；所述宽谱脉冲激光器输出激光依次经过所述光复用器、所述光纤延时阵列、所述光复用器输出具有不同中心波长的离散脉冲序列；其中，所述离散脉冲序列中相邻离散脉冲的时间间隔大于所述探测器的死时间；所述离散脉冲序列经过所述光放大器、所述激光偏振分束器得到反射方向的线偏光，反射方向的线偏光通过所述空间色散元件进行色散，输出对应离散脉冲序列的多个光束，照射在所述中继墙表面形成二维正交离散照明；其中，多个光束以满足相长干涉条件的方式输出；所述中继墙表面基于所述二维正交离散照明发生漫反射，在障碍物的遮挡下部分漫反射光照射在被遮挡的隐藏物体表面，在所述隐藏物体表面再次发生反射回到所述中继墙表面，在所述中继墙表面再次漫反射后的非视域三次回波光束经过所述空间色散元件被所述探测器进行采集；所述处理单元根据所述探测器采集的对应所述非视域三次回波光束的探测信号计算得到所需成像信息。2.根据权利要求1所述的基于光谱时空双编码的非视域成像系统，其特征在于，还包括：止光器、多模光纤、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和透镜；所述离散脉冲序列经过所述激光偏振分束器还会得到透射方向的线偏光，所述透射方向的线偏光被所述止光器所收集；所述宽谱脉冲激光器输出的激光通过所述多模光纤发射至所述光复用器；所述离散脉冲序列通过所述第一反射镜和第二反射镜改变光路后入射至所述激光偏振分束器，反射方向的线偏光通过所述第三反射镜改变光路后入射至所述空间色散元件进行色散，在所述中继墙表面再次漫反射后的非视域三次回波光束依次回到所述空间色散元件再由所述透镜聚焦后被所述探测器进行采集。3.根据权利要求1所述的基于光谱时空双编码的非视域成像系统，其特征在于，所述光放大器为光纤放大器，所述光复用器为阵列波导光栅，所述探测器为单光子雪崩二极管探测器；所述光纤延时阵列为具有不同长度的单模光纤，其中，所述阵列波导光栅将激光分解得到的离散光谱通道的个数和所述单模光纤的个数相对应。4.根据权利要求3所述的基于光谱时空双编码的非视域成像系统，其特征在于，所述宽谱脉冲激光器输出激光依次经过所述光复用器、所述光纤延时阵列、所述光复用器输出具有不同中心波长的离散脉冲序列的过程具体为：所述宽脉冲激光器发射激光至所述阵列波导光栅；所述阵列波导光栅将所述激光分解为多个离散光谱通道，多个离散光谱通道的激光分别通过对应的具有不同长度的单模光纤进行延时后传输至阵列波导光栅；所述阵列波导光栅将多个离散光谱通道的激光复用为具有不同中心波长且相邻离散脉冲具有时间间隔的离散脉冲序列。5.根据权利要求1所述的基于光谱时空双编码的非视域成像系统，其特征在于，所述空间色散元件包括柱透镜、虚像相位阵列和衍射光栅；所述柱透镜将反射方向的线偏光聚焦到所述虚像相位阵列中，在入射平面内进行空间色散，形成对应离散脉冲序列的多个光束，多个光束相互干涉，使得以满足相长干涉条件的方式输出，满足相长干涉条件的多个光束以自由光谱范围的间隔隔开且在y轴方向具