书书书
第
30
卷
第
11
期
光
学
学
报
Vol.30
,
No.11
2010
年
11
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犖狅狏犲犿犫犲狉
,
2010
文章编号:
02532239
(
2010
)
11317707
水下激光距离选通成像与脉冲展宽的时序模型
黄有为
王
霞
金伟其
丁
琨
李海兰
刘
敬
(北京理工大学光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京
100081
)
摘要
基于距离选通原理,深入分析了水下脉冲传输和 探测 器 选通 接收 间 的时 序关 系,建 立了 较为 完 善的 距离 选
通时序模型;基于搭建的水下脉冲激光距离选通实 验 平台,设 计 了专 门的 模 型验 证实 验。实 验与 仿 真结 果的 一 致
性表明:模型能较好地描述水下距离选通成像过程,预测成像对比度随延迟时间 的变 化,可 用于实 际选 通系统 的性
能预测和优化设计。此外,还借助模型讨论了各参量 对成 像对 比 度的 影响,并介 绍 了利 用距 离 选通 技术 直 接测 量
水下脉冲时间展宽的方法
。
关键词
光电子学;水下成像;激光成像;距离选通;脉冲时间展宽
中图分类号
TN249
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛20103011.3177
犜犲犿
狆
狅狉犪犾犕狅犱犲犾狅犳犝狀犱犲狉狑犪狋犲狉犔犪狊犲狉犚犪狀
犵
犲犌犪狋犲犱犐犿犪
犵
犻狀
犵
犪狀犱犘狌犾狊犲犛狋狉犲狋犮犺犻狀
犵
犎狌犪狀
犵
犢狅狌狑犲犻
犠犪狀
犵
犡犻犪
犑犻狀 犠犲犻
狇
犻
犇犻狀
犵
犓狌狀
犔犻犎犪犻犾犪狀
犔犻狌犑犻狀
犵
(
犓犲
狔
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳
犗
狆
狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮犐犿犪
犵
犻狀
犵
犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
犪狀犱犛
狔
狊狋犲犿
,
犕犻狀犻狊狋狉
狔
狅
犳
犈犱狌犮犪狋犻狅狀
,
犛犮犺狅狅犾狅
犳
犗
狆
狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅
犳
犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100081
,
犆犺犻狀犪
)
犃犫狊狋狉犪犮狋
犗狀狋犺犲犫犪狊犻狊狅犳狉犪狀
犵
犲
犵
犪狋犲犱狋犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
狋犺犲狋犲犿
狆
狅狉犪犾狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀犾犪狊犲狉
狆
狌犾狊犲
狆
狉狅
狆
犪
犵
犪狋犻狅狀犪狀犱
犵
犪狋犲犱
狉犲犮犲
狆
狋犻狅狀狑犪狊犪狀犪犾
狔
狕犲犱
,
犪狀犱犪狀犻狀狋犲
犵
狉犪狋犲犱狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狉犪狀
犵
犲
犵
犪狋犲犱狋犲犿
狆
狅狉犪犾犿狅犱犲犾狑犪狊
狆
狉狅
狆
狅狊犲犱.犜犺犲 犿狅犱犲犾狑犪狊
狏犪犾犻犱犪狋犲犱狏犻犪狊
狆
犲犮犻犪犾犾
狔
犱犲狊犻
犵
狀犲犱犲狓
狆
犲狉犻犿犲狀狋狊狑犺犻犮犺 狑犲狉犲犮犪狉狉犻犲犱狅狌狋狅狀犪犺狅犿犲犫狌犻犾狋狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉犾犪狊犲狉狉犪狀
犵
犲
犵
犪狋犲犱
狆
犾犪狋犳狅狉犿.犜犺犲
犵
狅狅犱犪
犵
狉犲犲犿犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀狋犺犲犲狓
狆
犲狉犻犿犲狀狋狊犪狀犱狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狊犮狅狀犳犻狉犿 狋犺犪狋狋犺犲 犿狅犱犲犾犮犪狀
狆
狉犲犱犻犮狋狋犺犲
狏犪狉犻犪狋犻狅狀狊狅犳犻犿犪
犵
犲犮狅狀狋狉犪狊狋狊狏犲狉狊狌狊犱犲犾犪
狔
狋犻犿犲
,
犪狀犱犮犪狀犫犲犪
狆狆
犾犻犲犱狋狅狋犺犲
狆
犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲
狆
狉犲犱犻犮狋犻狅狀犪狀犱狅
狆
狋犻犿犪犾犱犲狊犻
犵
狀
狅犳狉犲犪犾狊
狔
狊狋犲犿狊.犉狌狉狋犺犲狉犿狅狉犲
,
狋犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲狏犪狉犻狅狌狊
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅狀狋犺犲犻犿犪
犵
犲犮狅狀狋狉犪狊狋狊狏犲狉狊狌狊犱犲犾犪
狔
狋犻犿犲狑犲狉犲
犱犻狊犮狌狊狊犲犱
,
犪狀犱狋犺犲 犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋狅犳
狆
狌犾狊犲狋犲犿
狆
狅狉犪犾狊狋狉犲狋犮犺犻狀
犵
犫犪狊犲犱犱犻狉犲犮狋犾
狔
狅狀狉犪狀
犵
犲
犵
犪狋犲犱狋犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
狑犪狊犪犾狊狅
犻狀狋狉狅犱狌犮犲犱.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
狅
狆
狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊
;
狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉犻犿犪
犵
犻狀
犵
;
犾犪狊犲狉犻犿犪
犵
犻狀
犵
;
狉犪狀
犵
犲
犵
犪狋犲犱
;
狆
狌犾狊犲狋犲犿
狆
狅狉犪犾狊狋狉犲狋犮犺犻狀
犵
收稿日期:
20091223
;收到修改稿日期:
20100326
基金项目:国家
863
计划(
2006AA09Z207
)资助课题。
作者简介:黄有为(
1983
—),男,博士研究生,主要从事水下激光成像及其图像处理技术等方面的研究。
Email
:
fronter
@
bit.edu.cn
导师简介:金伟其(
1961
—),男,教授,博士生导师,主要从事微光 与红外 技术、光 电图 像 处理、光 电检 测 技术 等方 面 的研
究。
Email
:
j
inw
q
@
bit.edu.cn
通信联系人。
Email
:
an
g
leniuniu
@
bit.edu.cn
1
引
言
光电成像探测技术作为当前迅速发展的水下成像
探测手段之一,具有成像分辨力高、图像自然直观以及
与人眼视觉一致等特点。由于水体对光辐射的强烈衰
减,使得一定深度的水下世界处于黑暗之中。因此,基
于主动照明的水下光电成像技术成为深水
(海)光电成
像探测的主要模式。在以吸收为主的清澈海水中,通
过提高照明光功率或选用更灵敏的探测器
,能有效提
升探测距离。但当水质变得浑浊,由微粒散射引起的
后向和前向散射光进入探测器,将迅速降低成像对比
度和分辨力。距离选通成像技术
[
1
]
利用照射路径上水
体散射光与目标反射光到达探测器的时刻差异,有选
择地接收目标反射光,而滤除水体后向散射光,可提升
浑浊水质条件下的探测距离和成像对比度
。目前,水