水下光學(xué)探測(cè)發(fā)展綜述(編輯修改稿)
2025-07-14 19:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 被測(cè)物體的信息的方法。該方法也可以提取粗略的3D場(chǎng)景信息。這種方法的原理是：相機(jī)配備有一個(gè)偏振分析儀器，當(dāng)分析儀器和光源偏振鏡處于不同偏振狀態(tài)時(shí)，立刻提取兩幀場(chǎng)景圖。根據(jù)獲取的圖像運(yùn)用相應(yīng)的重構(gòu)算法來恢復(fù)圖像。如圖：重構(gòu)效果:4水下激光三維成像技術(shù) （1） 條紋管成像激光雷達(dá)可提供很好的三維信息，其原理是通過測(cè)量短脈沖激光在發(fā)射機(jī)與目標(biāo)之間的往返時(shí)間，來還原出目標(biāo)的距離像。目標(biāo)的距離信息首先轉(zhuǎn)換成為回波信號(hào)的時(shí)間信息，即回波的時(shí)間先后，然后又通過條紋管轉(zhuǎn)換成為條紋像的空間信息。 該技術(shù)使用脈沖激光發(fā)射器和時(shí)間分辨條紋管接收器。如圖3，反射的回波信號(hào)（激光束）由接收光學(xué)系統(tǒng)靜電聚焦到條紋管的狹縫光電陰極上，進(jìn)入兩平行板之間，平行板電極上加有隨時(shí)間線性變化的斜坡電壓，由于不同時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子受到不同偏轉(zhuǎn)電壓的作用，電子束到達(dá)熒光屏?xí)r，將沿垂直于狹縫的方向展開。條紋管在此方向上分成了多個(gè)時(shí)間分辨的通道，不同時(shí)間到來的回波信號(hào)在條紋管的屏幕上顯示的條紋位置不同，利用屏幕上條紋的相對(duì)位置就可以分辨出目標(biāo)的距離信息。另外還可以根據(jù)目標(biāo)表面的反射率的不同得到目標(biāo)的強(qiáng)度信息。這樣在條紋管的熒光屏上就可以得到目標(biāo)的距離 強(qiáng)度 方位角的圖像信息，并由耦合在條紋管熒光屏上的CCD圖像讀出系統(tǒng)讀出。目標(biāo)輸出圖像中每行代表不同時(shí)間的條紋圖像,每列代表一個(gè)可時(shí)間分辨的通道。 在STIL 結(jié)構(gòu)中, 每個(gè)激光脈沖在整個(gè)扇形光束產(chǎn)生一個(gè)圖像，可以提供更大的掃描寬度。因此，使用當(dāng)前激光器和CCD 技術(shù)所能達(dá)到的相對(duì)適中的脈沖重復(fù)頻率就能得到較高的搜索速度。STIL 具有距離精度高(小于5cm)、方位視場(chǎng)角大(大于30176。)、空間分辨力高(高于512 像素)等優(yōu)點(diǎn)。 近年水下激光三維成像技術(shù)被廣泛運(yùn)用于水下探測(cè)領(lǐng)域。2002年Karl D. Moore 和 Jules S. Jaffe發(fā)表關(guān)于使用三維激光線性掃描系統(tǒng)測(cè)量海底高分辨率地形的論文。研究人員通過在墨西哥灣的實(shí)驗(yàn)獲取了高分辨率水深資料：；同樣該系統(tǒng)也可以用來測(cè)量反射率和產(chǎn)生三維底部探測(cè)區(qū)域圖。實(shí)驗(yàn)原理如圖：2006年日本靜岡大學(xué)的Atsushi Yamashita, Shinsuke Ikeda 等發(fā)表了運(yùn)用激光測(cè)距儀對(duì)未知水生環(huán)境進(jìn)行三維測(cè)量的論文。文中針對(duì)淺水測(cè)量中由于水汽交界面引起折射造成的圖像失真進(jìn)行了分析和復(fù)原。如圖：2010年Roger Stettner研發(fā)的3D閃存激光雷達(dá)。該技術(shù)僅用一個(gè)激光脈沖便可獲取整個(gè)畫面的三維信息。其特點(diǎn)是有極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，通過增加相關(guān)的三維焦平面陣列（FPA）能夠大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速率其原理如下圖： 使用結(jié)構(gòu)光技術(shù)結(jié)構(gòu)光技術(shù)(Structured Light)是一種主動(dòng)式三角測(cè)量技術(shù)，其基本原理是：由激光投射器投射可控制的光點(diǎn)、光條或光面到物體表面形成特征點(diǎn)，并由CCD攝像機(jī)拍攝圖像，得到特征點(diǎn)的投射角，然后根據(jù)標(biāo)定出的空間方向、位置參數(shù)，利用三角法測(cè)量原理計(jì)算特征點(diǎn)與CCD 攝像機(jī)鏡頭主點(diǎn)之間的距離。：該系統(tǒng)使用投影機(jī)創(chuàng)造機(jī)構(gòu)光模型。該系統(tǒng)所獲得的圖像對(duì)比度明顯優(yōu)于寬視角照明系統(tǒng)。進(jìn)一步處理可獲得被測(cè)物體深度圖。
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1