OFweek激光網(wǎng)訊：激光作為20世紀科學(xué)界的一項偉大而重要的發(fā)明,由于激光具有單色性,相干性,方向性等特點(diǎn),并具有非常高的單光子輻射能量,在大氣傳輸的過(guò)程中不容易發(fā)生繞射,因此在軍事、航天、工業(yè)和環(huán)境等眾多方面得以廣泛的應用。激光技術(shù)最早的應用領(lǐng)域之一就是目標探測和距離測量。
激光雷達是激光探測與測距(Laser Detection and Ranging, LADAR)是利用激光光波特性,結合掃描和計算機信號處理技術(shù),發(fā)射波和回波進(jìn)行測距、定位和成像,對目標物體特性進(jìn)行探測。激光雷達技術(shù)是一門(mén)復雜的系統科學(xué),他結合并了物理學(xué)、統計學(xué)、激光原理技術(shù)、光學(xué)工程、信息處理技術(shù)、計算機科學(xué)、機械和工程應用科學(xué)等學(xué)科特性,在航空航天、軍事、氣象、醫療等國民經(jīng)濟生活中得以廣泛的應用。
受微波雷達的啟發(fā),激光雷達無(wú)論在原理和設計思想,還是結構設計上均與雷達(無(wú)線(xiàn)電探測與定位Radio Detection And Ranging, RADAR)十分相似。然而相對于傳統的雷達而言,激光雷達的探測源使用激光,是激光雷達與使用無(wú)線(xiàn)電信號的傳統雷達的最本質(zhì)區別。由于激光具有極佳的方向性和聚能特性,極窄的探測束在傳輸時(shí)能實(shí)現較高的角分辨率和距離分辨率,這是激光測距成像的優(yōu)點(diǎn),除此之外,在波長(cháng)上,激光比微波或者毫米波要小幾個(gè)數量級,因此在激光源的發(fā)射系統和回波接收系統的結構設計中,激光雷達的結構更加精簡(jiǎn)和實(shí)用。
作為激光雷達技術(shù)的一個(gè)重要分支,激光三維成像技術(shù)可用于探測目標外部特征,并在軍用車(chē)輛,飛機上得以實(shí)際的應用,得到世界各國軍方的重視和認可。激光三維成像可以探測并顯示出目標物體的外形輪廓等信息,并可以結合圖像處理技術(shù),GPS技術(shù),模式識別技術(shù),最終實(shí)現目標物體位置和外部細節。與傳統的二維遙感,圖像攝影技術(shù)相比,能夠更加真實(shí)細致的反應目標物的特征,因此激光成像擁有極大的發(fā)展前景。
在激光三維成像系統中,激光測距是激光成像系統的基礎功能,測量量程和測量精度是激光測距最重要的兩個(gè)因素。其中測量距離受大氣環(huán)境,激光源種類(lèi),光學(xué)準直系統多方面原因影響,而測距精確度主要受到激光發(fā)射系統和接受系統兩性能影響。
同時(shí),由于使用激光技術(shù)進(jìn)行的檢測具有快速性、非接觸和非破壞性等特點(diǎn),三維成像激光雷達使用在現代城市三維建模、數字水利、森林探測等領(lǐng)域,擴大了現代工農業(yè)生產(chǎn)、醫學(xué)和生命科學(xué)、海洋開(kāi)發(fā)等的應用,產(chǎn)生了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。三維成像激光雷達和各種光電系統作為新興戰略性產(chǎn)業(yè),正在蓬勃發(fā)展。
激光雷達有非成像和成像之分。激光成像雷達的關(guān)鍵技術(shù)包括,高質(zhì)量可控制的激光發(fā)射源,激光回波信號接收技術(shù),二維或三維掃描技術(shù),圖像處理及目標識別算法。國外激光成像雷達技術(shù)方面的研究比較早,在機器人自動(dòng)導航、目標識別等系統中得到了應用。我國近些年也開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究,在機器人視覺(jué)、車(chē)輛導航等方面開(kāi)始應用�，F在,這些研究大都局限于近距離機器人視覺(jué),較遠距離的激光成像雷達導航、避障等應用研究處于起步階段。在激光成像雷達四項關(guān)鍵技術(shù)中,前三項屬于硬件技術(shù),均不同程度地得到解決,第四項技術(shù)屬于軟件技術(shù),目前成為最關(guān)鍵的技術(shù)。 |
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