用于lidar系統(tǒng)和ir攝像系統(tǒng)的范圍增強的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開一般地涉及用于光探測和測距(LIDAR)系統(tǒng)以及紅外(IR)攝像系統(tǒng)的范圍增強。
【背景技術】
[0002]光探測和測距(LIDAR)系統(tǒng)在目標處引導入射光束并且檢測反射光束?？梢曰谌肷涔馐头瓷涔馐娘w行時間測量結果(measurement)來計算到目標的距離。類似地，紅外(IR)攝像系統(tǒng)在目標處引導IR光束并且檢測反射IR光束。IR攝像系統(tǒng)可以基于反射IR光束生成圖像。
[0003]當前的LIDAR系統(tǒng)和IR攝像系統(tǒng)由于入射光束和反射光束在目標區(qū)域內(nèi)的散射以及由于對于目標材料的未知而導致具有有限的范圍。例如，目標區(qū)域可以在散射角度達到4pi球面度的情況下具有3%至10%的散射系數(shù)，從而以距離平方的系數(shù)顯著地減少了反射回LIDAR系統(tǒng)或IR攝像系統(tǒng)的光的量。此外，由于目標常常由沒有被設計為反射光的未知材料制成，因此只有一小部分的入射光束可以被反射回LIDAR系統(tǒng)或IR攝像機。
[0004]由于這些影響，LIDAR系統(tǒng)或IR攝像系統(tǒng)接收到的反射光的量隨著光的飛行時間的增加而減少。因此，LIDAR搜索反射光束的時間量可能受到限制，這是因為LIDAR搜索越久，反射光變得越弱，并且更可能的是，雜光光束將會與反射光束混淆。因此，當前的LIDAR系統(tǒng)和IR攝像系統(tǒng)變得隨著到目標的距離的增加而越來越容易受到雜光干擾。當前LIDAR系統(tǒng)和當前的IR攝像系統(tǒng)的其它限制對于本領域技術人員來說可以是已知的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開了解決或減少現(xiàn)有系統(tǒng)的上述和其它不足和缺陷的系統(tǒng)和方法。
[0006]在實施方式中，一種系統(tǒng)包括光探測和測距LIDAR裝置。所述系統(tǒng)還包括LIDAR目標。所述LIDAR裝置被構造為在所述LIDAR目標處引導光束。所述系統(tǒng)還包括回歸反射材料，所述回歸反射材料與所述LIDAR目標接觸。
[0007]在實施方式中，所述回歸反射材料對于第一波長范圍內(nèi)的光是回歸反射的并且對于第二波長范圍內(nèi)的光是非回歸反射的。所述第一波長范圍可以包括紅外光并且第二波長范圍可以包括可見光。另選地，所述第一波長范圍可以包括第一紅外范圍并且所述第二波長范圍可以包括第二紅外范圍。
[0008]在實施方式中，所述回歸反射材料包括回歸反射粉末，所述回歸反射粉末被構造為經(jīng)過一段時間從所述LIDAR目標拂去(dusted off)。另選地，所述回歸反射材料可以包括回歸反射漆、回歸反射涂層、回歸反射帶、回歸反射織物、回歸反射表面拋光材料(surface finish)、或其組合。
[0009]在實施方式中，所述回歸反射材料包括回歸反射結構，所述回歸反射結構被構造為從所述LIDAR裝置接收入射電磁束并且將所述入射電磁束作為反射電磁束反射回所述LIDAR裝置。所述反射電磁束的發(fā)散角可以基本上等于所述入射電磁束的發(fā)散角。所述回歸反射結構可以包括角錐棱鏡(corner cube)或回歸反射球。所述回歸反射結構還可以包括濾光器，所述濾光器使得第一波長范圍內(nèi)的光基本上通過并且基本上阻擋第二波長范圍內(nèi)的光。所述LIDAR裝置與所述LIDAR目標之間的距離可以大于20英尺。
[0010]在實施方式中，一種系統(tǒng)包括紅外(IR)源。所述系統(tǒng)還包括IR攝像機。所述系統(tǒng)還包括IR目標。所述系統(tǒng)包括與IR目標接觸的回歸反射材料。
[0011]在實施方式中，所述系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器被構造為從所述IR攝像機接收IR圖像并且基于所述IR圖像檢測和追蹤所述IR目標。在另一實施方式中，所述IR目標可以包括一個或更多個表面。所述系統(tǒng)可以還包括處理器，所述處理器被構造為從所述IR攝像機接收IR圖像并且檢測和追蹤位于所述IR攝像機與所述一個或更多個表面之間的陰影(shadow)目標。
[0012]在實施方式中，所述系統(tǒng)還包括第二 IR攝像機和處理器，所述處理器被構造為基于從所述IR攝像機和從所述第二 IR攝像機接收的信息計算視差測量結果(parallaxmeasurement)。該處理器還可以被構造為基于所述視差測量結果計算從固定點到IR目標的距離。
[0013]在實施方式中，所述系統(tǒng)還包括第二 IR目標。所述系統(tǒng)可以包括與所述第二 IR目標接觸的第二回歸反射材料。所述回歸反射材料可以對第一波長范圍內(nèi)的光是回歸反射的并且可以對第二波長范圍內(nèi)的光是非回歸反射的。第二回歸反射材料可以對第一波長范圍內(nèi)的光是非回歸反射的并且可以對第二波長范圍內(nèi)的光是回歸反射的。
[0014]在實施方式中，一種方法包括以下步驟:在回歸反射材料處接收來自電磁源的入射電磁束。所述方法還包括以下步驟:在所述回歸反射材料處對所述入射電磁束進行濾光，以使得第一波長范圍內(nèi)的光基本上通過并且基本上阻擋第二波長范圍內(nèi)的光。所述方法還包括以下步驟:將所述入射電磁束作為反射電磁束從所述回歸反射材料回歸反射回所述電磁源。
[0015]在實施方式中，所述方法包括使用所述回歸反射材料涂襯(lining)目標的表面。所述方法還可以包括在所述電磁源處接收所述反射電磁束，并且基于測量的所述入射電磁束和所述反射電磁束的飛行時間確定所述電磁源與所述目標之間的距離。所述方法還可以包括在所述電磁源處接收所述反射電磁束并且經(jīng)由所述反射電磁束在二維上(in twodimens1ns)追蹤所述目標。
【附圖說明】
[0016]圖1示出了用于光探測和測距(LIDAR)的范圍增強系統(tǒng)的實施方式；
[0017]圖2示出了范圍增強LIDAR系統(tǒng)的實施方式；
[0018]圖3示出了回歸反射結構的實施方式；
[0019]圖4示出了回歸反射結構的實施方式；
[0020]圖5示出了回歸反射濾光器結構的實施方式；
[0021]圖6示出了范圍增強LIDAR系統(tǒng)的實施方式；
[0022]圖7示出了紅外(IR)攝像系統(tǒng)的實施方式；
[0023]圖8示出了 IR攝像系統(tǒng)的實施方式；
[0024]圖9示出了 IR攝像系統(tǒng)的實施方式；
[0025]圖10示出了 IR攝像系統(tǒng)的實施方式；以及
[0026]圖11示出了范圍增強的方法的實施方式。
[0027]雖然本公開可以進行各種修改并且在附圖中借助于示例示出了替選形式、【具體實施方式】，并且將在這里進行詳細描述。然而，應理解的是，本公開不意在被限制到所公開的特定形式。相反地，意圖在于涵蓋落入如所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物和另選方案。
【具體實施方式】
[0028]參考圖1，用于光探測和測距(LIDAR)的范圍增強系統(tǒng)的實施方式被描述并總體指定為100。系統(tǒng)100包括LIDAR裝置110、回歸反射材料120和LIDAR目標130。LIDAR裝置110可以被構造為確定固定點與LIDAR目標130之間的距離。例如，LIDAR裝置110可以被構造為確定LIDAR裝置110的位置或與LIDAR裝置110相關的另一位置與LIDAR目標130之間的距離。所述確定可以使用從LIDAR裝置110發(fā)射的入射光束140和由回歸反射材料120反射的回歸反射光束150，基于飛行時間分析來進行。光束140可以與可見光、紅外(IR)光、來自電磁譜的另一部分的光或其任何組合對應。雖然在圖1中未示出，但是應理解的是，LIDAR裝置110可以包括電磁源和電磁檢測器。入射光束140可以由電磁源發(fā)射并且回歸反射光束150可以由電磁檢測器檢測。
[0029]回歸反射材料120可以與LIDAR目標130接觸。例如，回歸反射材料120可以包括回歸反射粉末，其被構造為撒(dust onto)在LIDAR目標130上，并且在經(jīng)過一段時間段之后最終從LIDAR目標130拂去(dust off)。另選