本发明涉及光学成像技术领域，更具体地，涉及一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置及方法。
背景技术：
目前，基于强度关联的光学成像技术，又称为鬼成像。是将具有空间强度涨落的光场照射到目标物体上，经过多次采集目标物体反射的回波信号，与所述空间强度涨落的光场信息关联计算，得到清晰的目标物体图像。关联成像最早利用纠缠双光子对实现，最近几年的理论和实验研究表明，采用热光源或赝热光源同样可以实现关联成像。而真实的热光场通常相干时间短、亮度低，一般探测器难以捕捉其强度涨落。相比于纠缠双光子光源，赝热光源相对容易获得；相比于热光源，赝热光源有更好的相干性，更高的亮度，因而赝热光源具有更为广阔的应用前景。
在现有技术下，赝热光源主要是通过激光束照射旋转的毛玻璃、或光散射板、或随机相位板、或空间光调制器产生，这几种赝热光场制备方式对激光光源的输出功率均有不同程度的损耗，造成激光输出功率的利用效率较低。由于DMD的液晶材料的光损失阈值低，不适宜使用在需要高激光能量的远距离探测中。正是由于现有技术在照明光调制环节对激光输出功率利用效率低的不足，许多技术的研究重点在回波的增强上。
现有技术中公开的一种基于光放大的关联成像系统及方法。该发明利用DMD对激光光源进行调制，产生具有强度涨落的调制光场。调制光场经目标物体反射或透射后进入微纳光学谐振腔单元，并被放大后输出，由同探测器对微纳光学谐振腔的输出光进行探测。由于此发明微纳光学谐振腔置于探测模块之前，尽管放大了回波信号光，但同时也放大了杂散光，影响成像的信噪比。
现有技术中公开的一种高亮度脉冲式赝热光源。此赝热光源通过激光发射高功率脉冲激光，经旋转的毛玻璃进行特定调制，形成空间强度随机分布的赝热光场。此发明由于激光经毛玻璃调制后形成随机的激光散斑，且此激光散斑没有规律可循，不能重复利用。故在实际的关联成像系统中，需要分光镜来分出一路光束作为参考光路，与探测器收集到的经目标物体反射的携带目标物体光强涨落信息的信号光进行关联计算得到目标物体的像。此外，由于毛玻璃对光的损耗较大，且经过毛玻璃后形成的空间强度随机分布的赝热光场，由于毛玻璃的散射作用严重，导致赝热光场发散严重，对激光的利用率低。
现有技术中公开的使用扩束器对激光器产生的激光进行扩束，并将扩束后的激光输出至空间光调制器，再由空间光调制器如DMD或者SLM对激光束作特定调制形成空间强度随机分布的赝热光场。由于DMD和SLM的损伤阈值较低，也就是说对器件造成不可逆的物理损伤时所对应的最低激光能量，DMD的损伤阈值为10MW/cm2@10ns，SLM为2W/cm2@10ns。不适合使用在高功率应用场合，因此限制了其在远距离探测中的应用。另外，由于红外光波长与DMD微镜片尺寸相近，产生的衍射效应比可见光入射时显著，从而导致图像对比度明显下降，对红外场景成像质量造成影响。
综上，现有的关联探测成像距离较短，并且激光在传输过程中的能量损耗较大。
技术实现要素：
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置及方法。
根据本发明的一个方面，提供一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置，包括：激光调制模块、激光阵列模块、透镜模块、回波接收模块、探测模块、关联模块和图像重构模块，所述激光阵列模块包括预设数值个激光单元；
所述激光调制模块，用于在预设时间段内根据预设的刷新频率来控制所述激光阵列模块中每一激光单元的开关状态，并可根据预设光强信息确定每一激光单元的发射功率；
所述激光阵列模块，用于发射激光光束，所述激光光束包括每一激光单元按照每一激光单元的发射功率发射的激光；
所述透镜模块，用于对所述激光光束进行整形和准直处理，使得准直后的激光光束照射到目标物体上；
所述回波接收模块，用于获取所述目标物体上激光强度，并对所述目标物体反射的反射光束进行收集，使得接收到的回波光信号处于所述探测模块的探测范围以内；
所述探测模块，用于获取所述回波光信号的强度，将所述回波光信号转换为电学信号，并将其数字化，获得数字信号；
所述关联模块，基于计算关联成像方法，基于根据预设光强信息，结合距离远近与传输介质特性，计算得到目标物体上激光强度，将计算得到的激光强度与所述数字信号进行关联运算，获取预设照明区域内所述目标物体的子图像；
所述图像重构模块，用于根据所述预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。
优选地，所述激光调制模块包括：输入单元、存储单元、读取单元和驱动单元；
其中，所述输入单元用于将所述预设光强信息写入所述存储单元，所述存储单元用于存储所述预设光强信息，所述读取单元用于获取所述预设光强信息，所述驱动单元用于根据所述预设光强信息控制所述激光阵列模块中每一激光阵列单元。
优选地，还包括：采集模块，所述采集模块通过同步信号控制所述激光阵列模块和所述探测模块。
优选地，所述激光阵列模块中每一激光单元包括：垂直腔面发射半导体激光器、锁模集成的外腔面发射激光器和光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器。
优选地，所述激光阵列模块中所有的激光单元为二维面阵分布或一维线阵分布。
优选地，所述关联模块中根据所述目标物体上激光强度分布信息和所述目标强度信息进行关联计算，获取所述目标物体的图像，具体通过如下公式获得：
G'(x,y)＝〈Ib·Ia(x,y)〉-〈Ib＞＜Ia(x,y)〉，
或，
G'(x,y)＝〈Ib·Ia(x,y)〉/〈Ib＞＜Ia(x,y)〉，
其中，G'(x,y)表示所述目标物体的图像，Ib表示所述探测模块接收到所述目标回波光信号的强度信息，Ia(x,y)表示所述目标物体上激光强度分布信息，<>表示多次系综平均运算。
优选地，所述回波接收模块中，所述回波接收模块将接收到的回波光信号通过缩束、准直、扩束和空间滤波四种方法中的一种，使得接收到的回波光信号处于所述探测模块的探测范围以内。
优选地，还包括：运动平台；所述运动平台用于放置所述激光阵列模块和所述透镜模块。
优选地，所述阵列模块一下四种冷却方式中的一种进行降温，以下四种冷却方式为：热传导、宏通道水冷、微通道水冷和风冷。
根据本发明的另一个方面，提供一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像方法，包括：
在预设时间段内根据预设频率控制所述各单元的开关状态激光阵列模块各中每一激光单元的开关状态，并在所述激光阵列模块处于闭合时，根据预设光强信息确定每一激光单元的发射功率；
发射激光光束，所述激光光束包括每一激光单元按照每一激光单元的发射功率发射的激光；
对所述激光光束进行整形和准直处理，使得准直后的激光光束照射到目标物体上；
获取所述目标物体上激光强度，并对所述反射激光光束进行缩束处理，以使得缩束后的反射激光光束处于所述探测模块的探测范围以内；
将缩束后的反射激光光束转换为回波光信号，并获取所述回波光信号的强度；
根据所述目标物体上激光强度和所述回波光信号的强度进行关联计算，获取所述目标物体的子图像；
根据所述预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。
本发明提供了一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置及方法。其优点如下：
(1)本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其输出功率利用率高。
相较于在先技术中用光纤激光器集成形成的激光调制模块，本发明中的激光功率利用率高。光纤激光器因光纤激光也需要采用LD作为泵浦光源，再通过光光转换输出激光，多出的光光转换过程决定了该方案的电光效率仅能达到20％左右，效率比较低，且产生废热较多；使得激光在大功率运转下的热管理变得更加困难。相比之下，LD直接产生激光的电光效率可达50％～65％，可显著降低热管理的难度，便于高功率的集成。
激光透过毛玻璃的功率损耗大约为70％。DMD、SLM和随机相位板是通过遮挡某些位置的光形成空间强度分布光场，也会损失大部分激光功率。本发明利用垂直腔面发射激光器远场发散角小的优势，通过所述激光调制模块直接调制激光阵列发射具有空间强度分布的激光光场，不用毛玻璃、DMD等对激光输出功率有很大损耗的元件，实现激光功率的高效利用。
(2)本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其输出功率可达W量级或者10W量级，可以实现远距离探测成像。
而使用DMD或SLM调制形成空间强度分布光场的激光器，因DMD或SLM的损伤阈值(即对器件造成不可逆的物理损伤时所对应的最低激光能量)较低(DMD的损伤阈值为10MW/cm2@10ns，SLM为2W/cm2@10ns)，只能使用功率为mW量级的小功率激光器。而用于功率为W和10W量级的大功率垂直腔面发射激光阵列的激光整形准直器件，可用损伤阈值相比于DMD和SLM较高的透镜组，同时可配合透镜阵列，实现对各单元单独整形准直，效果更好。
垂直腔面发射激光器具有易实现大面积、高密度的二维集成的突出优点，使系统集成度高，更便于对运动物体成像。同时，所述激光调制模块可调节激光阵列各单元的输出功率大小，以适应不同的成像探测距离。所述激光阵列光源的波长，可根据环境介质的不同进行选择，以减小介质对光能量的损耗，(如波长蓝绿波段，可用于水下探测成像)；采用脉冲激光器集成激光阵列，结合距离选通，实现激光光源与回波信号的同步探测，可有效滤除回波干扰信号，达到更高的成像信噪比，实现远距离探测成像。
(3)本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其调制频率远高于数字微镜器件(DMD)。
垂直腔面发射激光器的重要优点之一是改变工作电流就可以进行光强和光频率的直接调制，并且具有阈值电流低，调制频率高的特点。通过激光调制模块对垂直腔面发射激光器的调制可达到100KHz以上，而现有的数字微镜器件(DMD)最大的刷新频率约为23KHz。因此，相较于数字微镜器件，其能达到更高的调制频率，LD直接调制的速度可达数MHz甚至GHz水平。
对于每次发射的具有空间强度分布的激光光场，在所述的激光调制模块上预设的调制信息可以重复利用，从而避免因生成更多地调制信息降低调制速度，同时也可减少调制信息需要的存储空间。
(4)本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，采用二位面阵分布或一维线阵分布。由于对系统调制传递函数要求不高，故透镜组无需复杂的光学设计。
对于激光阵列的热管理，可采用宏通道水冷却或微通道水冷却或热传导或风冷的冷却方式，根据不同的激光功率大小及分布方式进行选择，实现有效的热管理，保证激光阵列各单元的正常出光。
对于所述发射镜头组，只需每个激光单元用一或两片透镜(如单透镜或双分离准直透镜)的方案即可达到准直的效果(即，在远场满足衍射分辨率极限的条件)；而传统的投影光学镜头，通常需要8片以上的透镜组合，才能达到好的空间频率传输效果。
综上，本发明提出一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置及方法，对于目标物体成像，通过调节激光调制模块中的预设光强信息，发射具有空间强度分布特性的激光光束到特定目标物体区域，采集目标物体的反射回波信号，与预设光强信息经关联计算后，即可得到目标物体的成像。分布式半导体激光阵列作为光源与探测模块相结合，增大了照明光场的强度，减小了回波信号收集的难度，因此可获得更远的探测距离。同时采用垂直腔面发射激光器阵列作为激光单元，使激光功率利用率高。
附图说明
图1为本发明实施例一一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图；
图4为本发明实施例四一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
为了解决上述在先技术的不足，达到既实现发射的激光光束具有空间强度分布的激光光场，又实现激光能量的高利用率，图1为本发明实施例一一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图，如图1所示，包括：激光调制模块1、激光阵列模块2、透镜模块3、回波接收模块4、探测模块5、关联模块6和图像重构模块7，所述激光阵列模块2包括预设数值个激光单元；
所述激光调制模块1，用于在预设时间段内根据预设的刷新频率控制所述激光阵列模块2中每一激光单元的开关状态，并在所述激光阵列模块2处于闭合时，根据预设光强信息确定每一激光单元的发射功率，此处开关状态是指激光单元的断开或闭合，当激光单元的开关状态为断开时，激光单元不发射激光，当激光单元的开关状态为闭合时，激光单元发射激光；
所述激光阵列模块2，用于发射激光光束，所述激光光束包括每一激光单元按照每一激光单元的发射功率发射的激光；
所述透镜模块3，用于对所述激光光束进行整形和准直处理，使得准直后的激光光束照射到目标物体上；
所述回波接收模块4，用于获取所述目标物体上激光强度，并对所述目标物体反射的反射光束进行收集，使得接收到的回波光信号处于所述探测模块的探测范围以内；
所述探测模块5，用于获取所述回波光信号的强度，将所述回波光信号转换为电学信号，并将其数字化，获得数字信号；
所述关联模块6，用于基于根据预设光强信息，结合距离远近与传输介质特性，计算得到目标物体上激光强度，然后与所述数字信号进行关联运算，获取预设照明区域内所述目标物体的子图像；
需要说明的是，所述距离远近是指激光阵列模块到目标物体的距离，即运用飞行时间原理(ToF)和脉冲激光实现距离选通。传输介质特性是指光在相应传输介质(如，空气、水下、大气等等)中的传输特性，比如光在大气中传播时，大气气体分子及气溶胶吸收和散射会引起的光束能力衰减，空气折射率不够均匀会引起的光波振幅和相位起伏，还有非线性效应等等。
所述图像重构模块7，用于根据所述预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。
该装置包括激光调制模块1、激光阵列模块2、透镜模块3、回波接收模块4、探测模块5、关联模块6和图像重构模块7，激光阵列模块2包括预设数值个激光单元。
当需要获取目标物体的图像时，首先在一段预设时段内，激光调制模块1按照预设频率设置激光阵列模块2各个激光单元的开关状态，也就是说激光阵列模块2发射初始激光的频率与预设的刷新频率相等，激光调制模块1对激光阵列模块2的调制频率可以达到100KHz以上，也就是预设频率可以达到100KHz以上。
以预设时段内激光阵列模块2发射一次激光光束为例进行说明，由于激光阵列模块2是由预设数值个激光单元组成的，这些激光单元可以按照二维矩阵的形式排列组成激光整列阵块，也可以按照一维向量的形式排列组成激光阵列模块2，激光阵列模块2发射激光光束时，其实就是其中的激光单元发射激光。
激光调制模块1按照预设强度信息，可以设置激光阵列模块2中每个激光单元发射激光时的发射功率，当某个激光单元的发射功率为0时，该激光单元就不发射激光。若发射功率不为0，该激光单元就按照设置的发射功率发射激光，由于每个激光单元发射激光的功率都不一样，因此发射的激光的强度也不相同，形成的激光光束具有空间强度随机分布的特性，能够实现更远距离的探测。
由于激光光束比较发散，彼此之间并不平行，因此需要透镜模块3对激光光束进行空间整形，实现激光光束高效准直整形的功能。透镜模块3可以是单一孔径的单透镜，也可以是透镜组，当透镜模块3是透镜组时，透镜模块3可以由多个柱面镜组成，也可以是由多个球面镜组成，也可以是多个非球面镜组成，还可以是柱面镜、球面镜、非球面镜的任意组合。
回波接收模块4获取照射在目标物体上激光强度，并对目标物体反射回来的反射光束进行收集，以使得接收到的回波光信号处于所述探测模块5的探测范围以内。
探测模块5获取所述回波光信号的强度，将所述回波光信号转换为电学信号，并将其数字化，获得数字信号。
可选地，该探测模块5为点探测器，点探测器是光电二极管、雪崩光电二极管APD或光电倍增管PMT中的一种。
关联模块6基于根据预设光强信息，结合距离远近与传输介质特性，计算得到目标物体上激光强度，然后与所述数字信号进行关联运算，获取预设照明区域内所述目标物体的子图像。目标物体的子图像是指目标物体的一帧图像，由于当前只得到目标物体当前时刻的一帧图像，为了方便描述，将当前帧图像描述称为子图像。
上面是以发射一次激光光束为例进行说明，然而，在预设时段内，激光调制模块1还会控制激光阵列模块2发射很多次激光光束，每次都会得到一帧目标物体的图像，也就是目标物体的子图像，图像重构模块7对预设时段内所有目标物体的子图像进行拼接和重构，最后得到目标物体的图像。
本发明实施例利用激光调制模块1的预设强度信息对激光阵列模块2中各激光单元进行开关控制，产生与预设强度信息分布相同的激光光束，激光光束具有空间强度分布的激光光场特性；激光光束经过发射镜头后作为探测光，照射到目标物体区域；经目标物体反射的激光光束由回波接收模块4进行收集后，由光强点探测模块5接收，将光信号转换为电信号，并测得回波光信号强度。关联模块6根据目标物体上激光强度和所述电信号强度进行关联计算，获取目标物体的子图像，图像重构模块7，用于根据所述预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。选择大功率激光阵列模块2可实现激光远距离探测；激光阵列各激光单元开关随强度分布图样变化，使激光器热管理容易实现。相较于现有技术中的空间调制器对激光的调制，具有更强的图像信号利用率和更广泛的使用价值。
具体地，所述激光调制模块1包括：输入单元、存储单元、读取单元和驱动单元；
其中，所述输入单元用于将所述预设光强信息写入所述存储单元，所述存储单元用于存储所述预设光强信息，所述读取单元用于获取所述预设光强信息，所述驱动单元用于根据所述预设光强信息控制所述激光阵列模块2中每一激光阵列单元。
预先生成的一系列强度信息由输入单元按特定顺序写入到存储单元中，读取单元读取存储单元中的预设强度信息，并输出到驱动单元中，驱动单元根据相应的预设强度信息控制各个激光单元的亮灭，产生与预设强度信息相同的光场强度分布。激光阵列模块2的调制频率高，可实现预设强度分布图样的快速刷新。
具体地，该装置还可以包括：采集模块，所述采集模块通过同步信号控制所述激光阵列模块2和所述探测模块5。
由于可以根据激光的传播速度、目标物体和激光阵列模块2之间的距离计算出激光光束充发射到到达目标物体之间的发射时间，根据激光的传播速度、目标物体和探测模块5之间的距离计算出激光从目标物体到探测模块5之间的传播时间，因此，也就可以得出激光从发射到探测器接收之间的时间差，那么，根据这个时间差，就可以控制探测模块5开启或关断。当激光阵列模块2发射激光时，经过前面计算出来的时间差这样一段时间后，就控制探测模块5开启，对目标物体反射的反射激光进行探测，获取反射激光光束的光强信息。
具体地，所述激光阵列模块2中每一激光单元包括：垂直腔面发射半导体激光器、锁模集成的外腔面发射激光器和光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器。
本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其输出功率利用率高。
首先，相较于在先技术中用光纤激光器集成形成的激光阵列，激光功率利用率高。光纤激光器因光纤激光也需要采用LD作为泵浦光源，再通过光光转换输出激光，多出的光光转换过程决定了该方案的电光效率仅能达到20％左右，效率比较低，且产生废热较多；使得激光在大功率运转下的热管理变得更加困难。相比之下，LD直接产生激光的电光效率可达50％～65％，可显著降低热管理的难度，便于高功率的集成。
激光透过毛玻璃的功率损耗大约为70％。DMD、SLM和随机相位板是通过遮挡某些位置的光形成空间强度分布光场，也会损失大部分激光功率。本发明利用垂直腔面发射激光器远场发散角小的优势通过所述激光调制模块直接调制激光阵列发射具有空间强度分布的激光光场，不用毛玻璃、DMD等对激光输出功率有很大损耗的元件，实现激光功率的高效利用。
其次，本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其输出功率可达W量级或者10W量级，可以实现远距离探测成像。
而使用DMD或SLM调制形成空间强度分布光场的激光器，因DMD或SLM的损伤阈值(即对器件造成不可逆的物理损伤时所对应的最低激光能量)较低(DMD的损伤阈值为10MW/cm2@10ns，SLM为2W/cm2@10ns)，只能使用功率为mW量级的小功率激光器。而用于功率为W和10W量级的大功率垂直腔面发射激光阵列的激光整形准直器件，可用损伤阈值相比于DMD和SLM较高的透镜组，同时可配合透镜阵列，实现对各单元单独整形准直，效果更好。
垂直腔面发射激光器具有易实现大面积、高密度的二维集成的突出优点，使系统集成度高，更便于对运动物体成像。同时，所述激光调制模块可调节激光阵列各单元的输出功率大小，以适应不同的成像探测距离。所述激光阵列光源的波长，可根据环境介质的不同进行选择，以减小介质对光能量的损耗，(如波长蓝绿波段，可用于水下探测成像)；采用脉冲激光器集成激光阵列，结合距离选通，实现激光光源与回波光信号的同步探测，可有效滤除回波干扰信号，达到更高的成像信噪比，实现远距离探测成像。
再次，本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，其调制频率远高于数字微镜器件(DMD)。
垂直腔面发射激光器的重要优点之一是改变工作电流就可以进行光强和光频率的直接调制，并且具有阈值电流低，调制频率高的特点。通过激光调制模块对垂直腔面发射激光器的调制可达到100KHz以上，而现有的数字微镜器件(DMD)最大的刷新频率约为23KHz。因此，相较于数字微镜器件，其能达到更高的调制频率，LD直接调制的速度可达数MHz甚至GHz水平。
对于每次发射的具有空间强度分布的激光光场，在所述的激光调制模块上预设的调制信息可以重复利用，从而避免因生成更多地调制信息降低调制速度，同时也可减少调制信息需要的存储空间。
对于所述透镜模块3，只需每个激光单元用一或两片透镜(如单透镜或双分离准直透镜)的方案即可达到准直的效果(即，在远场满足衍射分辨率极限的条件)；而传统的投影光学镜头，通常需要8片以上的透镜组合，以保证好的空间频率传输效果。
根据所述目标物体上激光强度分布信息和所述目标强度信息进行关联计算，获取所述目标物体的图像，具体通过如下公式获得：
G'(x,y)＝<Ib·Ia(x,y)>-<Ib><Ia(x,y)〉，
其中，G'(x,y)表示所述目标物体的图像，Ib表示所述探测模块接收到所述目标回波光信号的强度信息，Ia(x,y)表示所述目标物体上激光强度分布信息，<>表示多次系综平均运算。
还包括：运动平台，用于放置所述激光阵列模块2和所述透镜模块3。
所述阵列模块一下四种冷却方式中的一种进行降温，以下四种冷却方式为：热传导、宏通道水冷、微通道水冷和风冷。
本发明采用垂直腔面发射激光器阵列作为关联成像光源，采用二位面阵分布或一维线阵分布。由于对系统调制传递函数要求不高，故透镜组无需复杂的光学设计。
对于激光阵列的热管理，可采用宏通道水冷却或微通道水冷却或热传导或风冷的冷却方式，根据不同的激光功率大小及分布方式进行选择，实现有效的热管理，保证激光阵列各单元的正常出光。
所述激光阵列模块2中所有的激光单元为二维面阵分布或一维线阵分布。
实施例二
图2为本发明实施例二一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：激光调制模块1、激光阵列模块2、透镜模块3、回波接收模块4、探测模块5、关联模块6、图像重构模块7、采集模块8、运动平台9。
在该装置工作的过程中，激光调制模块中的预设强度信息对激光阵列模块2中各激光单元进行功率调节，从而使得激光阵列模块2能发射与预设图样强度分布相同的激光光束，激光光束经透镜模块3整形、准直处理后，作为探测激光照射到目标物体区域。
目标物体反射的反射激光光束由所述回波接收模块4进行收集后，由所述探测模块5接收，探测模块5量接收的光信号转换为电信号。
采集模块8运用飞行时间(TOF)的方法，控制探测模块的探测开关状态，实现距离选通，减少干扰光的探测，提升信号信噪比。
回波光信号强度与激光光束通过关联模块6进行关联计算，构建出目标物体的子图像。
图像重构模块7根据预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。
本实施例中的激光单元在激光阵列模块2上成二维面阵排列，以此激光阵列模块2发射的激光光束为二维激光。
激光阵列模块2与透镜模块3均置于运动平台9上，当目标物体大于激光光束的探测范围，则令激光阵列模块2与透镜模块3随运动平台9平移到各子目标区域的图像，图像重构模块7对各子图像进行拼接，得到目标物体的图像。
激光阵列模块2由10×10个像元大小为10mm×6.7mm的垂直腔面发射激光器组成发射波长808nm，各单元发射功率10w，外加宏通道水冷装置。通过激光调制模块对各激光器单元进行强度调制，生成强度随机分布的面探测激光光场。
透镜模块3由单透镜阵列组成，单透镜有效焦距20mm，口径12mm，可将发散角压缩至0.9mrad。
激光阵列模块2发射面探测激光光束，由透镜模块3对面探测激光光束进行整形准直后，照射到目标物体某一区域。经目标物体反射后的反射激光光束由回波接收模块4进行收集，进入探测模块5。关联模块6将探测模块5探测到的回波光信号的强度与目标物体上的激光强度进行关联计算，得到目标物体相应区域的子图像。
由转台控制激光阵列模块2得到图像完整的各子图像，再由图像重构模块7处理成完整的目标物体的像。所得目标物体的像由图像重构模块7处理后，清晰成像。
激光阵列模块2发射脉冲激光，探测模块5探测到的特定时间的回波光信号的强度与目标物体处激光强度进行关联计算，实现距离选通，减小杂散光的干扰。
对于每次扫描，激光调制模块1中的预设强度信息可以重复利用，从而加快调制速度，并减少调制信息存储空间。
激光阵列模块2与透镜模块3均置于运动平台9上，当目标物体大于激光光束的探测范围，则令激光阵列模块2与透镜模块3随运动平台9平移可获得大于二维激光光束探测范围目标物体的像。
实施例三
图3为本发明的实施例三一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：激光调制模块1、激光阵列模块2、透镜模块3、回波接收模块4、探测模块5、关联模块6、图像重构模块7、采集模块8、运动平台9。
激光阵列模块2是由1×32个像元大小为10mm×6.7mm的垂直腔面发射激光器组成的一维线阵激光阵列，发射波长532nm，各单元发射功率100mW，使用被动式传导冷却。
每个激光单元的透镜组是由一个正透镜和一个负透镜组成的双分离准直透镜，透镜有效焦距20mm，口径12mm，可将发散角压缩至0.02mrad。整个透镜模块3，由此双分离准直透镜阵列组成。
激光阵列模块2发射长条状强度随机分布激光光束，将其当做一维激光光束处理，然后投射多帧不同的强度随机分布光场，由透镜模块3对此激光光束进行整形准直后，照射到目标物体某一维区域。经目标物体反射后的回波光信号由回波收集模块4进行收集后，进入探测模块5。将探测模块5探测到的回波光信号的强度与激光阵列模块2发出的激光光强进行关联计算，得到目标物体相应区域的子图像。由转台控制激光阵列隔行扫描得到目标物体的各个子图像，再由图像重构模块7处理成完整的目标物体的像。所得目标物体的像由图像重构模块7处理后，清晰成像。
激光阵列模块2发射的一维长条状强度随机分布光场由激光调制模块1进行强度调制，各激光单元功率小，热管理简单，不需要外加冷却装置，降低了系统复杂性。
激光阵列模块2发射脉冲激光，探测模块5探测到的特定时间的反射激光回波与所述目标物体处激光强度分布进行关联计算，实现距离选通，减小杂散光的干扰。
对于每次扫描，线阵激光光源上预设的调制信息可以重复利用，从而从而避免因生成更多的调制信息而降低调制速度，并减少调制信息存储空间。在相同的总采样次数下，相较于面扫描成像方式，线扫描关联成像方案能够极大程度上减少计算量，成像分辨率越高，线扫描关联成像的计算量优势将越明显，从而可以在更短的时间内获得高质量的目标图像。
实施例四
图4为本发明实施例四一种基于分布式半导体激光阵列的关联成像方法的流程图，如图4所示，该方法包括：
在预设时间段内根据预设频率控制所述激光阵列模块中每一激光单元的开关状态，并可根据预设光强信息确定每一激光单元的发射功率；
发射激光光束，所述激光光束包括每一激光单元按照每一激光单元的发射功率发射的激光；
对所述激光光束进行整形和准直处理，使得准直后的激光光束照射到目标物体上；
获取所述目标物体上激光强度，并对所述目标物体反射的反射光束进行收集，使得接收到的回波光信号处于所述探测模块的探测范围以内；
获取所述回波光信号的强度，将所述回波光信号转换为电学信号，并将其数字化，获得数字信号；
根据预设光强信息，结合距离远近与传输介质特性，计算得到目标物体上激光强度，将计算得到的激光强度与所述数字信号进行关联运算，获取预设照明区域内所述目标物体的子图像；
根据所述预设时段内所述目标物体所有的子图像，获取所述目标物体的图像。
本方法实施例的执行过程与上述装置实施例的执行过程相同，详细情况请参考上述装置实施例的执行过程，在此不再赘述。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。