激光測距需要哪些演算法來實現？

01-05

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謝邀。

本人從事激光研發及應用相關工作，對於具體使用激光來測距的原理略知一二，但題主詢問的是具體演算法，不知道是否跟自動化編程有關。暫且不管，等相關人士來作答。這裡，本人就具體原理做一個簡單回答。

激光測距的方法根據所測距離遠近有多重方法。

1. 最簡單的，直接發射激光脈衝，同一位置的探測器探測到反射回來的脈衝，根據時間差乘以光速除以二，即得到距離。當然遠距離測量時一般無法做到像使用反射鏡精確反射原光脈衝，探測器可以接收到較弱的漫反射而來的光信號，同時考慮到存在光速在空氣中傳播的速度變化，但是一般的，這種誤差可以忽略不計了。這種方法精度可以做到米級甚至厘米級。

2. 三角法。光束以一定的角度射向被測點，反射的光束以一定的角度反射回光源旁的接收器，反射光入射接收器的角度可以測出，反射光入射接收器的位置也可測得，根據正弦定理計算，很容易就可以算出光源與被測點的距離。如圖

l可知，α、β可知，即可算得d=l*sinβ/sin(π-α-β)

3. 相位法。使用無線電頻率對激光進行幅度調製，並測定調製光往返測線一次所產生的相位延遲，再根據調製光的波長，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測定出光經往返測線所需的時間。

若調製光角頻率為ω，在待測量距離D上往返一次產生的相位延遲為φ，則對應時間t 可表示為：

　　t=φ/ω 　將此關係代入上式距離D可表示為：

　　D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中：

　　φ——信號往返測線一次產生的總的相位延遲。

　　ω——調製信號的角頻率，ω=2πf。

　　U——單位長度，數值等於1/4調製波長

　　N——測線所包含調製半波長個數。

　　Δφ——信號往返測線一次產生相位延遲不足π部分。

　　ΔN——測線所包含調製波不足半波長的小數部分。

　　ΔN=φ/ω

　　在給定調製和標準大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個常數，此時距離的測量變成了測線所包含半波長個數的測量和不足半波長的小數部分的測量即測N或φ，由於近代精密機械加工技術和無線電測相技術的發展，已使φ的測量達到很高的精度。

　　為了測得不足π的相角φ，可以通過不同的方法來進行測量，通常應用最多的是延遲測相和數字測相，目前短程激光測距儀均採用數字測相原理來求得φ。

（來源ofweek相位法激光測距：相位式激光測距儀原理分析 - OFweek激光網）

4. 答友soliton提到的飛秒雙光梳飛行時間法精度極高，屬於比較前沿的學術層面的方法，工業領域還沒有進行廣泛應用，可以參考一些論文了解一下。以下直接引用張弘元、尉昊贇等的論文《雙光梳飛行時間絕對距離測量》：

「我們提出一種基於非線性非同步光學採樣(nonlinear asynchronous optical sampling, nonlinear ASOPS)的非相干雙光梳絕對距離測量方法。兩台光頻梳重複頻率上的差異保證探測光脈衝和採樣光脈衝在時域上能夠重合，實現時域光學掃描。同時，type II SHG 被用來標明探測光脈衝在時域上的準確位置。通過探測倍頻光脈衝的時間間隔，我們可以根據飛行時間法計算得到待測距離。」

有興趣的知友可以百度一下，還是比較多介紹該類方法的論文全文的。

當然學術界還有很多其他的激光測距方法，包括題主所說的演算法，不足之處，望各位知友補充。小可玻璃心，輕噴。

知乎首次被邀請，謝邀。

去年做過一些激光測距的項目，就做過的經驗來談談自己的看法吧。（本科生水平，大神輕噴）

激光測距可以使用的方法很多，經常用的有脈衝法，相位法。具體使用什麼方法，視測量精度和測量範圍來確定。一般來說，對於遠距離千米級的測距使用脈衝測距，精度大約能到米級。中距離的使用相位法，精度能到毫米級。

如果題主想要更高精度的測量可以使用激光三角法，甚至干涉測量，但是測量範圍也會相應的減小。

個人看來測距機是一個和光學結構以及電路系統息息相關的設備，軟體方面主要涉及AD採集，數字濾波，相關運算，距離解算以及後期的標定和擬合，如果使用CCD作為探測器還會使用亞像素細分。另外一般情況下處理模塊都是FPGA。

不知道題主問的是哪一種測距方式，先佔個坑，慢慢補全具體的演算法應用。

謝邀。測距的方法上，如果要求精讀不高的話有激光干涉法，衍射法，三角法等，精讀要求高的話只知道利用飛秒激光的雙梳飛行時間法測距，不記得牽扯過演算法的問題，演算法問題不太懂

瀉藥。不會，沒做過。根據高中物理，我猜距離=起始點時間差X光速。

謝邀！

本人是工業激光加工方面的，激光測距屬於測量行業了，不理解，不便多言。

謝邀。外行人，不太了解哈

謝邀，來的比較晚，已經有人回答了哈哈

謝邀。激光這個領域不熟悉，對這方面演算法也沒有具體了解；只知道激光測距的原理，利用激光發射和接受時間之差ΔT，ΔT/2乘以光速（非真空環境下，或再乘以傳輸介質參數）即是距離。這個說法不知道對您是否有幫助～～

謝邀。不懂這方面演算法，只知道市場上主流的激光器有脈衝式和相位式兩種，一個基於飛行時間差，一個基於調製光往返的相位延遲。

謝邀，我不懂這方面的哦，沒接觸過，sorry