論文水下光電成像技術(shù)簡介-wenkub
2023-07-08 04:44:52 本頁面
【正文】 潛水器、水下滑翔器、水下救援等高分辨力水下目標(biāo)探測、觀察、定位和分析技術(shù)成為國內(nèi)外研究的重要方向。結(jié)合海洋資源勘探、水下救援和偵察等應(yīng)用領(lǐng)域的需求,全面介紹并對比分析了當(dāng)前國內(nèi)外典型水下激光距離選通成像裝置和性能水平,討論了其技術(shù)特點(diǎn),對水下激光距離選通成像技術(shù)的發(fā)展和裝置應(yīng)用具有意義。 激光距離選通成像技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外不斷發(fā)展且應(yīng)用有效的水下光電成像技術(shù)之一,國外20世紀(jì)90年代后陸續(xù)公開了一些水下光電成像探測系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。目前水下成像探測技術(shù)主要有聲探測和光電探測兩種途徑。由于光在水下傳輸?shù)乃p和后向散射是限制水下光電成像系統(tǒng)作用距離的主要因素，在純凈水和清澈的海水中，藍(lán)綠光透射比最大，因此成為當(dāng)前水下光電成像的主要傳輸窗口。 隨著激光器和選通成像器件技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)性能得到不斷提高，作用距離達(dá)到水下連續(xù)照明光電成像系統(tǒng)的 3～5 倍以及潛水員在自然光照射下水下觀察距離的 6～10倍。理論模擬表明在渾濁水體中系統(tǒng)成像距離可達(dá)6個(gè)衰減長度（AL） ， 但實(shí)驗(yàn)表明在該距離附近圖像已受前向散射引起的對比限制。 電倍增管（PMT）及高重頻（357 kHz） 、高功率綠光激光器（FWHM 為 6～7 ns 的高斯脈沖）。該系統(tǒng)被安裝在MH60S 直升機(jī)上，用于搜索移動(dòng)的、水面和接近水面的水雷。探測水雷激光裝在一個(gè)8 英尺（ m）的吊艙，掛于 MH60S 直升機(jī)的一側(cè)。 機(jī)載水下成像探雷系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是水面雜亂波面對成像波面的扭曲校正技術(shù)，這不僅需要實(shí)時(shí)地獲取（海）水面波形，而且需要快速的校正算法。研制的AquaPolaricam水下偏振成像系統(tǒng)在Nikon D100 SLR數(shù)字相機(jī)外接上圓起偏器，利用至少兩幅通過偏振片并在其不同角度 （如水平的或垂直的） 下采集的圖像，在景物對比度和色彩修正上可獲得重大改善如圖4為紅海 26 m 的深水處拍攝及處理結(jié)果，原始圖像對比度很低，采用處理算法克服了后向散射造成的帷幔效應(yīng)，使對比度和色彩有了很大提高，顯示了原圖像未 見的細(xì)節(jié)及更遠(yuǎn)距離的物體。 圖7給出在實(shí)驗(yàn)室水槽中連續(xù)激光照明條件下常規(guī)成像與偏振成像處理的圖像比較，偏振成像明顯減小后向散射光的影響，提高圖像對比度；圖 8 給出在北京動(dòng)物園海洋館拍攝的彩色圖像及其偏振增強(qiáng)處理圖像，圖像清晰度和觀察距離均有所提高。 圖4 水下偏振成像系統(tǒng)及其圖像 圖5 主動(dòng)偏振成像系統(tǒng)示意圖和實(shí)際系統(tǒng)圖 圖8 海洋館水下彩色圖像的增強(qiáng)處理 水下結(jié)構(gòu)光成像 距離補(bǔ)償型結(jié)構(gòu)光成像 當(dāng)使用結(jié)構(gòu)光照明時(shí)，一束窄激光束被投射到場景中，且投射方向偏離相機(jī)的中心光軸，能部分消除后向散射光成分，有助于通過三角測量法恢復(fù)場景的3D 結(jié)構(gòu)。圖 9 給出結(jié)構(gòu)光水下成像實(shí)例。系統(tǒng)通過不同結(jié)構(gòu)光源的組合照明來獲得不同的照明分布圖案，每種組合所得一幀圖像與泛光燈照明結(jié)果類似。接收器采用子載波相干探測技術(shù)可將時(shí)域分散的散射光噪聲和目標(biāo)反射光信號分離開來，從而生成目標(biāo)剖面圖像或距離
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1