LiDAR（光探測(cè)和測(cè)距）是一種感測(cè)器技術(shù)，可通過測(cè)量發(fā)射光從周圍物體反射並返回到接收器所需的時(shí)間來幫助創(chuàng)建環(huán)境的3D數(shù)字地圖。這種3D映射作為自動(dòng)駕駛汽車的關(guān)鍵使能技術(shù)在汽車行業(yè)變得越來越重要。在汽車行業(yè)之外，LiDAR用於移動(dòng)設(shè)備，用於增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、測(cè)量距離以及模糊照片和影片中的背景等功能。

在這篇文章中，我們將展示如何使用ZOS-API創(chuàng)建使用者分析來測(cè)量LiDAR系統(tǒng)的飛行時(shí)間(TOF)。分析將讀取ZRD檔，提取資料並繪製到達(dá)探測(cè)器的射線的飛行時(shí)間。

什麼是自訂分析？

ZOS-API(應(yīng)用程式介面(Application Programming Interface)) 支援 OpticStudio 的連接和定制。連接應(yīng)用程式和 OpticStudio 有 4 種程式模式，但它們可以分為兩大類：

1. 完全控制（獨(dú)立(Standalone)模式和自訂擴(kuò)展(User Extensions)模式），這種情況下，使用者通常完全控制鏡頭設(shè)計(jì)和使用者介面。

2. 有限訪問（自訂運(yùn)算元(User Operands)模式和自訂分析模式），這種情況下，使用者使用現(xiàn)有鏡標(biāo)頭檔的副本進(jìn)行處理和分析。

自訂分析模式用於填充自訂分析的資料。這些資料是用OpticStudio提供的現(xiàn)有圖形來顯示，用於大多數(shù)分析。此模式不允許對(duì)當(dāng)前鏡頭系統(tǒng)或使用者介面進(jìn)行更改（即：在這種模式下只允許對(duì)系統(tǒng)的副本進(jìn)行更改）。自訂分析可以用C++ (COM)或C# (.NET)編寫。本文的自訂分析是用C#編寫的。

有關(guān)自訂分析的更多資訊，請(qǐng)點(diǎn)擊程式設(shè)計(jì)(Programming)選項(xiàng)卡>關(guān)於ZOS-API (About the ZOS-API) >自訂分析 (User Analysis)，查看內(nèi)置幫助檔。

打開新的程式設(shè)計(jì)範(fàn)本

使用C#創(chuàng)建自訂分析：

用戶分析

使用Windows資源管理器打開解決方案資料夾‘..\Documents\Zemax\ZOS-API Projects\CSharpUserAnalysisApplication1’。Visual Studio也打開了新的解決方案。該解決方案包含範(fàn)例程式，該範(fàn)例程式可以用作任何自訂分析的基礎(chǔ)範(fàn)本。在Visual Studio中，用戶自訂分析被編譯為可執(zhí)行檔，然後將可執(zhí)行檔複製到\Zemax\ZOS-API\User Analysis資料夾中，以便OpticStudio可以使用。

打開LiDAR 文件

可以在本文的附件連結(jié)中下載檔案“Flash_NSC_Final.zar”，該檔中包含代表快閃雷射雷達(dá)的系統(tǒng)，雷射雷達(dá)位於貨車的頂部，貨車在路上，路上還有兩個(gè)行人和一堵立著的綠色牆體。

雷射雷達(dá)向場(chǎng)景中發(fā)射雷射脈衝：

光照射到周圍的物體上發(fā)生散射，部分光被散射回雷射雷達(dá)探測(cè)器。如下圖所示：來自紅色行人的散射光到達(dá)了雷射雷達(dá)探測(cè)器的一個(gè)單位圖元上。

雷射雷達(dá)會(huì)將接收到返回信號(hào)花費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)記錄下來，即飛行時(shí)間，並將飛行時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。圖元的位置可表明入射光的方向。

這兩個(gè)值都表明散射光線來自站在離貨車10米遠(yuǎn)的紅色行人。OpticStudio實(shí)際上測(cè)量的不是時(shí)間，而是光線路徑長(zhǎng)度，也就是物體和探測(cè)器之間的距離。

探測(cè)器檢視器(Detector Viewer)可以顯示探測(cè)器上輻射特性的測(cè)量結(jié)果，但它不顯示從雷射雷達(dá)光源返回到雷射雷達(dá)探測(cè)器的光線經(jīng)過的距離。這就是ZOS-API派上用場(chǎng)的時(shí)候！自訂分析可以顯示探測(cè)器到物體的距離資料，從而反映飛行時(shí)間的資訊。

使用光線資料庫檢視器讀取ZRD檔

光線的路徑長(zhǎng)度可以在ZRD檔中讀取，這些檔是光線資料庫檔。下一步是在ZRD檔中運(yùn)行光線跟蹤和保存光線。

點(diǎn)擊分析(Analyze)>光線資料庫檢視器，可以顯示照射到探測(cè)器17上的光線的路徑長(zhǎng)度。將“使用字串(Apply Filter)”設(shè)置為H17來過濾照射到探測(cè)器17上的光線。

例如，光線1的第8段已經(jīng)到達(dá)探測(cè)器17，該光線的路徑長(zhǎng)度4E4(40m)是所有光線段的光線路徑長(zhǎng)度之和。光線經(jīng)過物體，然後回到探測(cè)器。物體到探測(cè)器的距離是該路徑的一半，即20米。

所以，物體到探測(cè)器的距離可以通過讀取照射到探測(cè)器的每條光線的路徑長(zhǎng)度來確定，可以使用ZOS-API自動(dòng)完成此操作。

我們現(xiàn)在已經(jīng)介紹了什麼是用戶分析、如何打開樣板範(fàn)本、如何打開LiDAR檔以及如何使用射線資料庫檢視器讀取 ZRD 檔。

Ansys Zemax國內(nèi)可靠代理商

　　光研科技南京有限公司是國內(nèi)可靠的光學(xué)軟件和儀器光電供應(yīng)商，提供企業(yè)定制化上門培訓(xùn)服務(wù)，承接各類光學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并有一系列自主編寫出版的光學(xué)設(shè)計(jì)書籍。公司擁有一支高素質(zhì)、高水平、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)豐富的管理，銷售以及研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從成立到現(xiàn)在已經(jīng)為廣大企業(yè)，研究所以及高校提供了很多優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)，是光電圈內(nèi)值得信賴的企業(yè)。追光逐夢(mèng)，研以致用！以用戶的需求為起點(diǎn)，為客戶提供有價(jià)值的光學(xué)產(chǎn)品和服務(wù)一直都是光研科技南京有限公司的宗旨。

 

　　AnsysZemax光學(xué)軟件咨詢與訂購聯(lián)系方式

       聯(lián)系人：南京光研   徐保平

　　手機(jī)號(hào)：15051861513

　　微信號(hào)：13627124798

 

       您也可以掃一掃下面的二維碼直接咨詢