水下光学探测发展综述_第1页
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文档简介

1、一、水下探测技术发展现状 光在水中传播，接收器接收的光信息主要由 3 部分组成：从目 标反射回来并经水介质光在水中传播， 接收器接收的光信息主要由 3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、 散射损耗后的成像光束； 光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光； 目标与 接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向 散射光。 与大气成像技术相比， 水下成像技术的研究重点就是减小水 介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成 像、目标探测所造成的影响。 目前主要有几种成像技术在实际中得到 应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。 1 同

2、步扫描成像 同步扫描技术是扫描光束 （连续激光 ）和接收视线的同步，利用的 是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。 该技术采用准直光 束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。 如 图 1 ，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器 , 同时使用窄视场角 的接收器 , 探测器与激光扫描装置分开放置， 这样使得被照明水体和 接收器视场的交迭区域尽量减少 , 从而让后向散射光尽量少地进入 接收器中,再利用同步扫描技术 , 逐个像素点探测来重建图像， 有效地 提高成像的信噪比和作用距离。 美国 Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫 描 SM2000 型水下激

3、光成像系统 , 其成像距离是普通水下摄像机的 35倍，有效视场可达70 ,在30m 作用距离上可分辨25mm 量级的图像。该系统的有效视场大约为距离选通技术的5倍，成像 质量（即分辨率）也比距离选通好。 图1 : 2、距离选通技术 距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分 开不同距离上的散射光和目标的反射光， 使由被观察目标反射回来的 辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。如图 2,采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短 脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快 门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反 射光。在该系统中，非常短的激光脉冲照射目标物体，照相机快门打 开的时间相对于照射目标的激光发射时间有一定的延迟，并且快门 打开的时间很短，在这段时间内，探测器接收从目标返回的光束，从 而排除了大部分的后向散射光。 此种方法对

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