5。1 MATLAB上位机简介-24

5。2 上位机设计-24

第六章 实验结果26

6。1 测距精度-26

6。2 测距范围-26

第七章 总结与展望28

7。1 总结-28

7。2 展望-29

致谢30

参考文献31

第一章绪论

1。1  研究背景

激光测距在航空航天、勘探测绘、船舶导航、交通管理等方面发挥着举足轻重的作用。传统的激光测距系统采用光学镜片进行扫描和探测，仅能获取二维的平面点与点距离数据，这种方法优点是测量准确，距离远，但其光学镜片价格昂贵，且只能获得物体表面某一激光照射点的距离。为了得到物体三维距离信息，通常需要构建3D模型，目前常见的三维激光测距系统由于其机械结构不同，主要有旋转光学采集面和旋转测量仪本身来获得三维距离。这两种方法操作不便，且存在研发成本高，制作工艺复杂，操作不便等问题，实现起来困难，导致不能大面积推广使用。例如Elodyne Lidar是市面上常见的一种三维激光测距仪器，其制作生产成本高，消耗大，因此一般大型商用场合才能得到应用。论文网

上世纪80年代，美欧国家在部队上大量装配第二代Nd:YAG激光器，但由于此激光器对人眼安全存在一定的隐患，因此未长时间采用。第三代铒玻璃(Er:glass)激光器，波长只有1。54，对人眼比较安全，效率高，光束质量好，可用于超频测距。不过这种激光测距仪也有其缺点，它在安全性能和保护方面对使用者的要求很高，一般需要用高压气体来密封防止它光线露出对人体产生影响。后来又出现激光器，它具有可穿透型，在烟雾、高污染环境下人可以进行测量。若用于军事中，则会起到屏蔽作用，保护探测人员不敌方发现，但其缺点是容易受水雾影响，测量不精确。

目前研制成的半导体激光器，具有结构简单、体积轻巧、低电压供电、使用寿命长、价格低廉等特点。因此这种类型激光器在军事领域得到广泛使用。

为解决传统三维激光测距系统对制作工艺的要求及降低成本，本文设计实现一种通过摄像头与线性激光器测量物体表面三维距离的测量仪，实现物体三维激光的测距。在设计过程中，可以对测距系统的一些参数进行矫正，包括激光器的波长，功率，光强度，以及摄像头的帧率，像素和滤光片的带通截止波长。对于测距部分，可通过软件算法加以优化，得到三维距离信息。

1。2  国内外激光三维测距研究

1。2。1  国内研究状况

1。2。2  国外研究状况

1。3  本文主要内容

1。3。1  研究内容

本文结合传统激光测距的优缺点，运用软件算法，通过转动平台、摄像头、激光器等设计出一款低成本、高性能的三维测距系统。此系统可以通过线性激光器扫描物体，STM32控制器驱动摄像头识别物体表面线性激光并通过相关测距算法处理后计算出距离，同时舵机带动平台转动，完成物体的180°扫描，从而测量出物体的三维距离。

1。3。2  系统框图

本文设计的三维激光测距系统硬件部分主要包括电源、一字线激光器、摄像头、舵机、STM32等模块，其原理框图如图1-3所示。

图1-3：系统框图

第二章 激光三维测距概述及其原理

2。1  三维激光测距概述

普通激光测距系统一般采用单束点激光进行扫描，一次测量只能计算一个方向上点与点之间的距离。要获得三维距离信息，则需要采用以下两种方式[2]：

 (1)采用可以发射一字形光束的线性激光器；文献综述